Ротационное воздушное бурение

Типы вращательного бурения с воздушной продувкой

Вращательная буровая машина с воздушной продувкой использует сжатый воздух и буровой штангу с центральным потоком воздуха для удаления породы из буровой скважины и поддержания высокой скорости бурения. В основном применяемая при закладке фундамента зданий, в горнодобывающей промышленности и для обустройства водных скважин, эта конструкция позволяет бурить твердые породы с высокой скоростью. Существует дальнейшая классификация машин для воздушной продувки, которая зависит от типа бура, используемого для бурения, и способа продувки воздухом для удаления выбуренной породы.

• ОСЕВЫЕ БУРЫ С ВОЗДУШНОЙ ПРОДУВКОЙ

  Эти типы буров используют воздушный молот или радиальный поршневой бур в качестве основного инструмента для бурения. Воздушный молот работает за счет сжатия воздуха в цилиндре, который приводит в движение поршень. Поршень ударяет по буровому долоту, которое, в свою очередь, ударяет по породе, создавая трещины. Осевой бур с воздушной продувкой использует воздушный компрессор для выталкивания выбуренной породы вниз по потоку воздуха.

• ВНУТРЕННИЕ ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ БУРЫ С ВОЗДУШНОЙ ПРОДУВКОЙ

  Внутренние вращательные буры с воздушной продувкой имеют долото с молотком типа "down-the-hole" (DTH), которое использует сжатый воздух для выполнения операций бурения. Он работает путем подачи сжатого воздуха в скважину. Воздух выдувает породу через господствующую скважину, используя тот же путь для удаления частиц породы. После этого сжатый воздух также приводит в действие буровой молоток, ударяющий вверх. Этот метод бурения подходит для сложных условий бурения, таких как обширные, пересеченные местности и береговые линии отдаленных районов.

• ВНЕШНИЕ ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ БУРЫ С ВОЗДУШНОЙ ПРОДУВКОЙ

  Внешние вращательные буры с воздушной продувкой также известны как буры типа "down-the-hole" (DTH). Он имеет буровое долото, расположенное непосредственно над приводным двигателем. Сжатый воздух приводит в действие ударный механизм внутри бура, который ударяет по буровому долоту. Буровое долото дробит породу, а сжатый воздух уносит скальные отходы и пыль вверх по пробуренной скважине.

Характеристики и обслуживание вращательного бурения с воздушной продувкой

Размеры вращательного бурения с воздушной продувкой могут быть подобраны в соответствии с геологическими условиями. Доступны буровые долота разных размеров, от 4 до 12 дюймов. Обычно используются буровые долота диаметром 6, 8 и 10 дюймов. Как правило, глубина может достигать около 2500 футов или 760 метров.

Обычно буровая установка имеет два-четыре керноотборника. Буровые трубы изготовлены из легированной стали. Внутренний диаметр керноотборника составляет примерно от 5,6 до 6,9 дюймов. Буровые трубы имеют алмазные сегменты на внешней поверхности. Как правило, на трубе имеется от двадцати до тридцати сегментов. Трубы состоят из одной или двух внутренних трубок для извлечения керна. Буровые коронки отвечают за первоначальный отбор проб коры и заменяются по мере их износа.

Буровые штанги соединяют несколько компонентов с буровой установкой. Длина буровой штанги может составлять от 1,5 до 3 метров или быть нестандартной. Обычно штанга изготавливается из высококачественной стальной трубы из легированной стали. Буровые штанги прочные, легкие и гибкие. Резьба на них обработана с высокой точностью, чтобы обеспечить аккуратное и эффективное соединение. Материалы обеспечивают высокое вращение и вес опускания.

Вращательная воздушная буровая установка имеет уникальную пневматическую молотовую систему. Эта молотовая система помогает быстро разрушать твердые слои породы. Диаметр молотка составляет от восемнадцати до восьмидесяти пяти миллиметров. Длина молотка составляет около 30-600 миллиметров.

Мощность вращательной буровой установки зависит от модели и геологических условий. Установки могут работать с мощностью от 6 до 20 л.с. от воздушных компрессоров. Давления воздуха от шести до двадцати бар достаточно для бурения.

Техническое обслуживание вращательной буровой установки с воздушной продувкой очень простое. Регулярная очистка является важным аспектом технического обслуживания буровой установки. Она удаляет пыль и мелкие частицы мусора, которые могут накапливаться во время работы, особенно в чувствительных местах. Гидравлические компоненты необходимо регулярно проверять на наличие утечек и очищать по мере необходимости. Замена сальников и прокладок поможет решить проблему утечек. Необходимо следовать графику технического обслуживания, указанному производителем. Регулярное обслуживание позволяет поддерживать машину в хорошем состоянии в течение длительного времени.

Сценарии применения вращательного бурения с воздушной продувкой

Многофункциональность вращательного бурения с воздушной продувкой означает, что его можно использовать в различных областях применения. Вот некоторые популярные области применения бурения с воздушной продувкой.

• Горнодобывающая промышленность: Вращательное бурение с воздушной продувкой остается одним из самых популярных методов кернового бурения, используемых в горнодобывающей промышленности. Устройство в основном используется для создания взрывных скважин различной глубины. Эти скважины облегчают размещение взрывчатых веществ для разрушения породы в различных горных ландшафтах. После взрыва породы метод бурения с воздушной продувкой используется для извлечения руды с месторождения.
• Геологическая разведка: Бурение с воздушной продувкой широко используется в горнодобывающей и нефтяной промышленности для целей геологической разведки. Оно используется для получения образцов грунта и горных пород с большой глубины для проведения необходимых геологических исследований.
• Бурение водных скважин: Метод бурения с воздушной продувкой обычно используется при строительстве водных скважин. По оценкам, более 70% скважин, построенных по всему миру, построены с использованием метода бурения с воздушной продувкой. Этот метод считается эффективным для достижения глубоких водоносных горизонтов и проникновения через твердые геологические образования.
• Строительные проекты: Бурение с воздушной продувкой широко используется в строительной отрасли для различных целей, таких как забивка свай для крупных фундаментов, подпорные работы и земляные работы. Строительная отрасль извлекает выгоду из бурения с воздушной продувкой, которое позволяет создавать соответствующие системы опор фундаментов для глубоких вертикальных скважин, анкеров и защитных барьеров.
• Очистка окружающей среды: Согласно отчету, представленному Всемирной организацией здравоохранения, ежегодно более 2,2 миллиона человек умирают от заболеваний, связанных с загрязнением воды. Эта цифра свидетельствует о необходимости срочного решения проблемы загрязнения грунтовых вод. Бурение с воздушной продувкой может быть полезным для бурения добывающих скважин, с помощью которых грунтовые воды могут быть откачаны и очищены.

Как выбрать вращательное бурение с воздушной продувкой

• Требования к исследованию грунта:

  Определите цель бурения, например, при поисках экономической разведки, изучении участка, геотехнических или экологических исследованиях, или гидрогеологических исследованиях, выберите буровую установку в соответствии с глубиной, качеством образцов и диаметром скважины.

• Типы грунтов и горных пород:

  Учтите характер материала, который будет буриться, например, его твердость и неоднородность. Для некоторых типов грунтов требуется обсадные трубы для предотвращения обрушения, а для твердых пород может потребоваться буровая установка, оборудованная дополнительной прочностью.

• Глубина и диаметр проекта:

  Учтите глубину и диаметр проекта. Требования к глубине и диаметру могут значительно влиять на выбор буровой установки. Убедитесь, что выбранная буровая установка может обеспечить требуемые размеры скважины для удовлетворения потребностей разведки или геотехники.

• Бюджетные и временные ограничения:

  Оцените бюджетные ограничения и сроки проекта. Хотя стоимость имеет большое значение, при выборе буровой установки следует в первую очередь отдавать предпочтение той, которая соответствует геотехническим требованиям, чтобы избежать будущих проблем и расходов.

Вопросы и ответы

В1: Какие существуют способы борьбы с пылью при использовании воздушного вращательного бурения?

A1: Борьба с пылью при воздушном вращательном бурении имеет первостепенное значение как для безопасности, так и для охраны окружающей среды. Некоторые эффективные методы включают использование пылесборника или пылеуловителя для фильтрации рециркулируемого воздуха, подавление пыли у дульной части с помощью влажной пены или других подавителей, а также использование точных средств пылеподавления на месте для улавливания частиц перед их рассеянием в атмосфере.

В2: Каковы преимущества воздушного вращательного бурения?

A2: Воздушное вращательное бурение имеет ряд преимуществ, таких как высокая скорость бурения, возможность экономичного бурения скважин большого диаметра, эффективное испарение воды на глубине для поддержания скорости бурения в пористых пластах, а также возможность бурения в различных геологических условиях, включая твердые породы. Оно может использовать буровые долота большого диаметра и, как правило, имеет более низкие затраты на оборудование и эксплуатацию.

В3: Каковы некоторые ограничения воздушного вращательного бурения?

A3: Несмотря на множество преимуществ, воздушное вращательное бурение имеет и некоторые ограничения. Оно менее эффективно в очень твердых породах и может быть шумным, производя пыль, что требует принятия мер по ее подавлению. Воздушные компрессоры, используемые в этом процессе, могут быть значительным источником шумового загрязнения для промышленных районов и населенных пунктов.

В4: Какие существуют другие методы бурения, кроме воздушного вращательного, которые можно рассмотреть?

A4: Существует ряд других методов бурения, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Например, водяное вращательное бурение аналогично воздушному, но в качестве смазки и охлаждающей жидкости используется вода. Еще один метод - грязевое вращательное бурение, которое используется, в основном, в более мягких пластах. Ударное бурение - это бессонный метод, который можно использовать в определенных условиях. Покупателям следует учитывать преимущества и недостатки каждого метода перед принятием решения о наиболее подходящей технологии бурения для своего проекта.