Колонковое бурение осуществляется установками, состоящими из бурового станка, двигателя, насоса и буровой вышки или мачты. Применяются различные типы буровых станков, которые служат для вращения бурильной колонны с различной частотой, для передачи через нее осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, для выполнения спуско-подъемных операций с бурильными и обсадными трубами.

В зависимости от конструкции регулятора подачи бурового инструмента станки для колонкового бурения разделяются на следующие типы:

1) с гидравлической подачей; 2) с винтовой дифференциальной подачей; 3) роторные станки с ведущей штангой; 4) станки с подвижным вращателем.

В первых двух типах станков вращение и подача бурового инструмента происходят с помощью шпинделя. Эти станки могут бурить как вертикальные, так и наклонные скважины. В роторных станках вращение буровому инструменту передается от ротора через длинную ведущую трубу квадратного и трехгранного сечения. Подача бурового инструмента у них идет с барабана лебедки или с помощью нажимных устройств. Легкие самоходные роторные станки в основном предназначены для бурения вертикальных скважин в породах малой и средней твердости. Станки с подвижным вращателем позволяют значительно сократить время на вспомогательные операции при высокоскоростном алмазном бурении.

В зависимости от целей и условий использования буровые установки имеют различную транспортабельность: стационарные (блочные и разборные), самоходные и передвижные.

Основные параметры установок, регламентируемые стандартом, приведены в табл. 4.

Буровые установки нового ряда УКБ выполняются в различных модификациях: стационарные, смонтированные в буровых мачтах, самоходные.

Для буровых установок нового ряда характерна:

1. Комплексная разработка всего оборудования и бурового инструмента. 2. Высокая степень унификации всего оборудования в части узлов станков, насосных блоков, буровых зданий, транспортных баз и др. 3. Большая частота вращения шпинделя до 1500 об/мин. 4. Комплексная механизация и автоматизация станков, особенно 6, 7 и 8 классов.

Новые установки позволяют сократить время на производство монтажно-демонтажных работ и транспортировку оборудования, так как транспортировка установки в зависимости от ее класса и исполнения по модификации производится одним—тремя блоками, а монтажно демонтажные работы сводятся в основном к механизированному подъему и опусканию мачты, соединению и разъединению блоков.

Для алмазного бурения поисковых скважин СКВ ВПО «Союзгеотехника» разработаны и в настоящее время выпускаются установки типоразмеров УКБ-12/25 и УКБ-200/300С в соответствии с первыми типоразмерами УКБ-1 и УКБ-3.

БУРОВАЯ УСТАНОВКА УКБ-12/25

Комплекс оборудования УКБ-12/25 разработан для замены установки УПБ-25. Комплекс оборудования УКБ-12/25 включает в себя базовую модель — передвижную установку на прицепе (рис. 17), самоходную установку на автомобиле УАЗ-469Б и мотобур КМ-10 переносной, предназначенный для бурения неглубоких 5—10 м скважин при геологической съемке, поисках и картировочных работах.

Установка УК.Б-12/25 — базовая модель 1 класса — предназначена для бурения вертикальных и наклонных (45—90°) скважин вращательным способом шнеками диаметром 70, 105 и 140 мм на глубину соответственно до 15, 10 и 5 м и вращательным способом с промывкой твердосплавными коронками диаметром 76 мм на глубину до 12,5 м, твердосплавными и алмазными коронками диаметром 36 и 46 мм на глубину до 25 м. Установка состоит из шестискоростного вращателя, двигателя «Дружба-4» мощностью 2,95 кВт, направляющей рамы, лебедки, механизма подачи с пружинным аккумулятором.

Перемещающийся по направляющей раме вращатель обеспечивает два диапазона частот вращения бурового инструмента: I диапазон— 100, 270, 600 об/мин; II диапазон — 450, 600, 1200 об/мин.

В комплект установки входят: насосная установка НБ1-25/16 (подача 25 л/мин, максимальное давление 1,6 МПа) с двигателем «Дружба-4», комплект бурового инструмента, комплект приспособлений (для срыва шнеков при ликвидации аварий и для использования вращателя в качестве мотобура), комплект запасных частей и ремонтно-монтажного инструмента.

Транспортировка установки производится как без разборки на собственных колесах вручную, за автомобилем, мотоциклом или в кузове автомобиля, так и с разборкой на узлы.

Полная разборка станка занимает 15, сборка — 20 мин. Узлы переносятся вручную, перевозятся гужевым и легким речным транспортом, вьюками и вертолетами.

В состав установки входит приспособление для извлечения обсадных труб и прихваченного бурового инструмента. Приспособление представляет собой винтовой домкрат с проходным отверстием под трубы диаметром 57 мм.

Вращатель установки может быть снабжен съемными рукоятками и превращен в мотобур для бурения отдельных мелких скважин на участках, куда доставка всей установки невозможна.

В этом случае крутящий момент воспринимается двумя рабочими, они же создают осевую нагрузку и извлекают инструмент. Обслуживание такого мотобура сопряжено со значительными физическими усилиями, и его применение может быть рекомендовано только в исключительных случаях.

Установка УПБ-100

В СКБ ВПО «Союзгеотехника» создана легкоразборная установка УПБ-100, предназначенная для бурения вертикальных и наклонных геологоразведочных скважин глубиной 150 м алмазными и твердосплавными коронками. Установка имеет подвижной вращатель с широким диапазоном частоты вращения инструмента, цепную подачу с гидравлическим приводом и оснащена лебедкой для спускоподъемных операций. Привод узлов и механизмов осуществляется от двигателя внутреннего сгорания УД-25. Для промывки служит насосная установка НБ1-16 с автономным приводом от двигателя «Дружба-4». Буровая бригада из двух человек в короткий срок может разбирать установку на узлы, максимальная масса которых не превышает 80 кг. Предусмотрена возможность самоперетаскивания установки на небольшие расстояния. Скважины бурятся с помощью легкосплавных бурильных труб диаметром 42 мм и шнеков.

В установку УПБ-100 входят буровой станок, насос НБ1-25/16, комплекты запасных частей, бурового и ремонтномонтажного инструмента. Все агрегаты смонтированы и скомпонованы таким образом, чтобы установка быстро разбиралась на отдельные узлы и блоки, которые могут переносить вручную два человека. Станок имеет подвижный вращатель, который откидывается при спускоподъемных операциях. Конструктивные и технологические параметры УПБ-100 позволяют бурить шнеками диаметром 100; 70 мм на глубину 25 м твердосплавными и алмазными коронками диаметром 76; 59; 46 мм на глубину 100—150 м.

Для эксплуатации в болотистых и таежных районах Крайнего Севера и Сибири на базовой модели разработана самоходная буровая установка УПБ-100ГТ. Установка смонтирована на гусеничном вездеходе ГТ-СМ, обладает высокой проходимостью, маневренностью.

Эта установка предназначена для разведочного бурения на твердые полезные ископаемые.

Самоходная буровая установка УКБ-200/300С включает буровой станок 1 с дизелем, мачту 2 со средствами механизации, в том числе труборазворот 3, буровой насос 4, укрытие 5, электрооборудование, автомобильное шасси ЗИЛ-131 6.

Мачта при транспортировке располагается вдоль продольной оси установки. Г1ри бурении наклонных скважин мачту с помощью винтовой пары наклоняют в перпендикулярной к станку плоскости.

Ферма мачты сварена из угольников. Она несет на себе двухроликовый кронблок, обеспечивающий правильную укладку троса на барабан лебедки, и штангоприемник, в котором с помощью полуавтоматического элеватора и подсвечника можно установить колонну бурильных труб без участия верхового рабочего. Элеватор соединяется с кареткой через вертлюжную скобу.

В гидродвигатель труборазворота масло подается от гидросистемы станка. Установка снабжена звуковым сигнализатором переподъема снаряда и приборами для контроля за работой дизеля.

Рама установки имеет откидную площадку, которая при переездах поднимается в вертикальное положение, обеспечивая доступ к буксирному крюку.

Для колонкового бурения вертикальных и наклонных скважин алмазными и твердосплавными коронками при отсутствии электроэнергии в местности, недоступной для автомобильного транспорта, создана буровая установка УКБ-З-СТ, которая является тракторной модификацией буровой установки УКБ-200/300.

В комплект буровой установки входят: буровой станок, насос НБЗ-120/40, мачта со средствами механизации для спускоподъемных операций, электрооборудование, транспортная база, укрытие.

Установка комплектуется лебедкой для работы с комплексами КССК-76 и ССК.-59.

Установка включает весь комплекс оборудования, необходимого для бурения скважин, имеет широкий диапазон частоты вращения шпинделя. Зажимной патрон установки гидрофицирован, свинчивание и развинчивание бурильных труб выполняются специальным механизмом.

Буровой станок СБА- 500 высокоскоростной, шпиндельного типа. Используется для бурения вертикальных и наклонных скважин глубиной до 500 м.

Станок СБА-500 выпускается в трех модификациях: СБА-500Э — с приводом от электродвигателя, СБА-500Д — с приводом от дизеля и УКБ-500С — самоходная установка на шасси автомобиля «Урал-375».

Буровой станок СБА-500 (рис. 21) состоит из рамы/ для крепления к фундаменту, по которой может перемещаться станина 14. На станине крепятся вращатель, планетарная лебедка с тормозными шкивами, коробка передач, гидравлические патроны и направляющие штоки.

Прибор гидроуправления 2 имеет следующие узлы: распределительный кран управления гидропатронами (левый); манометр маслонасоса гидропатронов; указатель нагрузки; распределительный кран (правый) гидроцилийдров подачи, цилиндра перемещения и механизма крепления на раме; дроссель.

Электрооборудование станка СБА-500 состоит из: 1) магнитной станции с пусковой, защитной, контрольно-измерительной аппаратурой с системой автоматики; 2) концевых выключателей для автоперехвата; 3) электромагнита реверсивного золотника.

При дизельном приводе станков привод идет через редуктор и карданный вал. Привод промывочного насоса и генератора осуществляется от специальных шкивов редуктора. Дизели станков оснащаются указателями частоты вращения.

Для замены самоходной буровой установки СБУ-300М создана самоходная буровая установка УКБ-500С. Установка УКБ-500С смонтирована на автомашине «Урал- 375Е». Она состоит из бурового агрегата и металлической мачты для выполнения спуско-подъемных операций. В буровой агрегат входят: буровой станок СБА-500, буровой насос Гр-16/40, дизель Д-37М, генератор ЕС-52-4С, труборазворот РТ-1200. Мачта высотой 12,7 м поднимается и опускается двумя гидравлическими домкратами.

Установка УКБ-500С обладает в процессе бурения достаточной прочностью и виброустойчивостью. Она оснащена подсвечником и свечеприемником бурильных труб, что позволяет осуществлять процесс спуска и подъема инструмента без верхового рабочего с применением полуавтоматических элеваторов. Применение автомобиля «Урал-375Е» позволяет повысить проходимость и устойчивость установки при передвижении как по твердому покрытию, так и по бездорожью.

Буровая установка предназначена для замены станка СБА-500. Установка разрабатывается в нескольких модификациях: базовая модель (в блочном исполнении), самоходный вариант, разборный на узлы массой не более 70 кг для бурения в труднодоступных условиях и для бурения из подземных выработок.

Базовая модель состоит из блоков, транспортировка которых осуществляется с использованием универсальных транспортных средств. Установка включает буровой станок (СКБ-4), блок промывки (насос и очистную систему), приводной блок, вышеч- ный блок, включая мачту, талевую систему, устройство против переподъема, труборазворот, укрытие, основание и отопительное устройство. Одной из модификаций установки является передвижная буровая установка УКБ-4П (УКБ-300/500), в комплект которой входят: буровой станок СКБ-4, труборазворот, насос НБЗ-120/40, мачта с комплектом грузоподъемных приспособлений БМТ-4, передвижное буровое здание ПБЗ-4, транспортная база ТБ-15.

Буровой станок модели СКБ-4 предназначен для вращательного бурения с поверхности вертикальных и наклонных геологоразведочных скважин.

Станок обеспечивает бурение геологоразведочных скважин па наиболее выгодных режимах алмазными и твердосплавными коронками, чему способствует широкий диапазон частот вращения шпинделя 155—1600 об/мин.

БУРОВАЯ УСТАНОВКА УКБ-500/800

Предназначена для замены станка ЗИФ-650М и рассчитана на бурение скважин глубиной до 800 м. Разработана с различными приводами: от электродвигателя переменного и постоянного тока, а также от дизеля. Предусматривается выпуск установки в трех модификациях: базовой (передвижной) модели, самоходной и в блочном исполнении. В комплект одной из модификаций — передвижной буровой установки УКБ-5П (УКБ-500/800П) входят: буровой станок СКБ-5, труборазворот РТ-1200М, насос НБЗ-120/40, контрольно-измерительная аппаратура Курс-411, мачта с комплектом грузоподъемных приспособлений МБТ-5, передвижное буровое здание ПБЗ-4, транспортная база ТБ-15.

Установка включает весь комплекс оборудования, необходимый для бурения скважин, имеет широкий диапазон частот вращения шпинделя, гидравлическую подачу с регулированием на сливе и автоматическим перехватом, дополнительный редуктор для уменьшения частот вращения снаряда при гидроударном бурении. Подъем и опускание мачты обеспечиваются гидравлической системой установки.

Установка позволяет бурить скважины с применением снаряда ССК Станок СКБ-5, которым оснащаются установки УК.Б-500/800, разработан ВИТРом ВПО «Союзгеотехника» и Барнаульским заводом геологоразведочного оборудования ВПО «Союзнефте- маш». Он предназначен для колонкового геологоразведочного бурения вертикальных и наклонных скважин на твердые полезные ископаемые в различных геолого-технических и климатических условиях.

Буровой станок ЗИФ-1200МР (рис. 22) создан после двойной модернизации: вначале станка ЗИФ-1200А, а затем — ЗИФ-1200М.

В результате введения дополнительного двуступенчатого редуктора коробка передач станка стала восьмискоростной, что позволило бурить не только твердыми сплавами, но и алмазами на больших частотах вращения. Приводная мощность станка увеличена до 55 кВт, что позволило алмазными коронками диаметром 59 мм бурить скважины до глубины 2000 м. Тормозные колодки лебедки оснащены более износостойкими ретинаксовыми накладками. Вместо прежнего слабого фрикциона поставлен новый, более надежный постоянно разомкнутый. Механические патроны заменены на гидравлические. Станок оборудован аварийным приводом от резервной передвижной электростанции мощностью 8 кВт. На станке установлена рабочая площадка для работы с вертлюгом-сальником. Управление сосредоточено на специальном пульте. Станок оборудован механизмом блокировки, предотвращающим переподъем подвижного талевого блока.

БУРОВОЙ АГРЕГАТ БА-2000

Лебедка с водяным охлаждением и двумя колодочными тормозами, имеющими ручное и гидравлическое управление, и привод лебедки, состоящий из двухскоростного редуктора и электродвигателя постоянного тока, смонтированы на отдельной раме.

Автомат подачи служит для плавного регулирования подачи инструмента на забой скважины, а также для бурения на оптимальных режимах, кроме того, он автоматически предохраняет коронки от резких перегрузок при подаче.

Автомат подачи смонтирован на одной раме с электродвигателем постоянного тока и представляет собой двухскоростной редуктор с двумя парами цилиндрических шестерен и одной червячной парой. Автоматическая подача осуществляется с лебедки, так как входной вал редуктора привода лебедки связан цепной передачей с выходным валом автомата. Электродвигатель лебедки выключается при включении автомата подачи. Автомат с различной скоростью принудительно может вращать барабан лебедки в обе стороны. В зависимости от крутящего момента и нагрузки на забой скважины автомат осуществляет подачу, скорость которой регулируется в пределах 1,7—3,85 мм/с. Нагрузку на забой определяют по специальному датчику, вмонтированному в неподвижный конец каната талевой системы.

В агрегате две магнитные станции с распределительными щитами: для постоянного и переменного тока. Гидросистема тормозов лебедки питается от двух масляных насосов. Для аварийного подъема бурового инструмента от забоя в агрегате имеется передвижная электростанция. В станке два пульта управления: один используется при бурении, другой — при спуско-подъемных операциях.Для контроля за процессом бурения и для установки наиболее рациональных режимов агрегат оснащен контрольно-измерительными приборами. Промывка скважины осуществляется двумя буровыми насосами, спуско-подъемные операции — с помощью металлической мачты БМ-2.