Буровые или трубчатые колодцы: инструменты и приспособления

Инструменты и приспособления

Буровой инструмент имеет разные названия, диаметр, длину и массу. Применяют его для бурения различных пород путем вращения или долбления, т. е. нанесения по породе сильных ударов инструментом, насаженным на штангу. От ударов порода разрушается (рис. 61). Инструмент должен быть изготовлен из высококачественной стали. Мягкие стали мало пригодны, так как быстро изнашиваются и требуют замены, а это непроизводительно и не экономично.

Буровые ложки (рис. 61, а) применяют для бурения скважин преимущественно в устойчивых легких породах: чистых, влажных песках, глинистых песках, песках с мелким гравием; суглинках и песчанистых глинах.

Ложки изготовляют из листовой стали или стальных труб и обязательно закаливают. Корпуса ложек бывают диаметром 70, 102, 140, 198 мм, длиной 700... ...750 мм. Эти ложки предназначены для обсадных труб с внутренним диаметром 78, 115, 155 и 205 мм. В основном используют ложки с лезвием и змеевиком (пустотелый стальной цилиндр с головкой, резьбой, продольной прорезью по длине цилиндра).

Рис. 61. Инструменты для бурения

а — буровая ложка; б — буровая ложка со змеевиком на конце; в — змеевик; г — долота; д — пирамидальное долото; е—желонка

При работе ложки с лезвием и двумя заостренными резцами требуется нажим определенной силы, чтобы она врезалась в породу и срезала ее. Ложка со змеевиком на конце (рис. 61, б) облегчает бурение, так как нажимать на нее во время работы почти не требуется, поскольку змеевик ввертывается в грунт и тянет за собой ложку.

Змеевик (спиральный бур) (рис. 61, в) применяют для бурения скважин в глинах и суглинках с содержанием некоторого количества гравия. Состоит из головки с конусообразной резьбой и нескольких спиральных витков, оканчивающихся в нижней части лезвием. Шаг спирали равен диаметру змеевика. Изготовляют из полосовой стали нужной марки и вязкости. Закаливают змеевик на высоту спирали. Перекаленный металл, т. е. очень крепкой закалки, не пригоден, так как он может сломаться и удалить его из скважины практически невозможно. При изготовлении змеевика полосу стали нагревают до белого каления, зажимают в тиски и завивают с помощью ключа. Змеевик должен быть цельнокованым. Сварка не допускается, так как по месту сварки может произойти излом.

Змеевики бывают диаметром 70, 104, 140 мм, длиной соответственно 650, 700, 820 мм.

Долота (рис. 61, г) применяют для ударного бурения. Они подразделяются на зубильные, пирамидальные (рис. 61, д), плоские, крестовые и др. Долота состоят из лопасти, шейки, конусной резьбы. Нижнюю кромку называют лезвием. Выковывают их из крепко-о цельного куска стали и закаливают. Во время работы для округления ствола скважины долото после каждого удара поворачивают на угол 15...20°.

Зубильное долото имеет нижнее основание размером 45, 60, 75, 85 мм, длину лезвия 258, 260, 290 мм. Желонки бывают разных типов. Наиболее широко распространены простые (рис. 61, е) и поршневые. Служат главным образом для извлечения из скважины ударным способом пробуренной породы, а также для бурения сыпучих и рыхлых пород. Корпус желонок изготовляют из обсадной или газовой трубы длиной 2...3 м. Вверху имеются резьба и вилка для крепления к канату, внизу — стальной башмак с клапаном. Нижнюю часть башмака делают острой, диаметром на 4...6 мм больше наружного диаметра корпуса желонки.

Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика. Желонки бывают с наружным диаметром корпуса 89, 95, 127, 168, 219 мм, соответственно массой 25, 30, 47, 64, 96 кг. Они предназначены для работы в обсадных трубах с внутренним диаметром 104, 115, 155, 205, 225 мм. Резьба во всех инструментах нужна для крепления их к штангам.

Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика. Диск крепится шарнирно с одной стороны к своему седлу с отверстием, на которое он опускается. Если клапаном служит шарик, то он перекрывается ограничителем, не позволяющим уйти ему вместе с породой.

При ударе о породу желонка вжимается в нес, поднимая при этом клапан, а при подъеме желонки клапан своей тяжестью и давлением на него породы закрывается: желонка заполнена. Поднятая наверх желонка с породой освобождается от нее путем опрокидывания желонки на вилку.

Поршневая желонка в изготовлении труднее простой, но она дает хорошие результаты при работе в разжиженных и других породах. Поршень ставят внутри желонки.

Рис. 62. Фильтры

• а — фильтр с проволочной обмоткой:
  
  • 1 — труба;
  • 2—проволочная обмотка;
  • 3 — стальные прутки (опорная проволока);
  • 4—отверстия;
• б — фильтр сетчатый:
  
  • 1 — наконечник;
  • 2 — труба;
  • 3 — сетка;
  • 4 — проволочная обмотка;
  • 5 — отверстия;
  • 6 — перфорация;
• в — фильтр гравийный:
  
  • 1— сетка;
  • 2 — гравий

Указанная выше длина буровых ложек, змеевиков и желонок необходима потому, что в процессе работы бурение чередуется с извлечением инструмента из скважины, очисткой его от породы, обратной вставкой в скважину, после чего цикл повторяется. Выемка инструмента отнимает очень много времени. При коротком инструменте производительность труда сильно падает. По сверхдлинный инструмент также непригоден, поскольку может потерять устойчивость, а заполненный породой окажется очень тяжелым и потребует больших усилий для выемки его из скважины.

При бурении неглубоких скважин вместо специальных труб-штанг применяют обычные трубы, лучше цельнотянутые (газовые) или стальные стержни. Они могут быть гораздо короче (наполовину вышеуказанных).

Фильтры (рис. 62) обязательно должны быть в буровых колодцах для фильтрования воды, поступающей к насосу. В такой воде нет мельчайших песчинок, которые загрязняют воду. Кроме того, песчинки, попадая в трущиеся части насоса, быстро приводят его в негодность.

Наибольшее распространение получили следующие конструкции фильтров:

1. дырчатый фильтр без сетки — это стальная перфорированная труба с просверленными в шахматном порядке круглыми отверстиями диаметром 1...20 мм. Число отверстий должно быть таким, чтобы их общая площадь составляла примерно 20...25 % обшей поверхности трубы. Фильтр устанавливают в водоприемной части скважины в неустойчивых скальных породах или крупноблочных рыхлых породах. Диаметр труб 76, 102, 152 мм при диаметре отверстий 12, 16, 18 мм. Число отверстий на 1 м трубы по ее длине — 600, 700;
2. стальной щелевой фильтр представляет собой стальную трубу, на которой в шахматном порядке расположены узкие прямоугольные отверстия (щели), прорезанные на специальном станке или газовой сваркой. Ширина щелей 1,5...3, длина 26...100 мм;
3. фильтр с проволочной обмоткой (рис. 62, а) — это стальная перфорированная труба соответствующего диаметра и длины. По ее длине приваривают через 20...30 мм опорную проволоку диаметром 3...4 мм, на которую затем вплотную один к другому навивают витки из стальной проволоки толщиной 1,5...2 мм. Для фильтра диаметром до 100 мм берут проволоку толщиной 1,5 мм, а свыше 100 мм — толщиной 2 мм. Проволочную обмотку крепят сваркой;
4. сетчатый фильтр (рис. 62,6) применяют для улавливания песков, находящихся в воде, кроме однородных мелкозернистых и глинистых. Такие фильтры состоят из перфорированной трубы с опорной латунной проволокой диаметром 2,5...3 мм, сверху которой закрепляют сетку. Опорную проволоку навивают на трубу спиралью через 15...30 мм виток от витка и все закрепляют чеканкой. Сетку из меди, а лучше из латуни закрепляют так, чтобы она не соприкасалась с самой рубой, и сшивают такой же проволокой. Сетка имеет отверстия диаметром 0,1...0,5 мм (лучше 0,25 мм). Сети рекомендуется подбирать в соответствии с составом и свойствами пород;
5. гравийные фильтры (рис. 62, в) бывают двух типов. Самый простой: гравий засыпают в скважину после ее устройства. Сначала в скважину опускают дырчатую трубу или сетчатый фильтр, который по мере подъема обсадных труб обсыпают гравием. Его зерна должны быть в 10...20 раз крупнее диаметра водоносного песка.

Штанги — стальные трубы особого проката с утолщенными стенками на концах. Соединяются между собой стальными муфтами. Применяют для вращательного и ударного бурения, опускания и подъема инструмента, подачи в скважину промывочного раствора. Нормальная длина обычной штанги 3 м, более короткой — 1... 1,5 м (последняя предназначена для начального забуривания инструмента в породу).

Для мелкого бурения используют газовые и водопроводные трубы или прутки прочной стали достаточно большого сечения, а также деревянные штанги — стволы молодых деревьев со стальными наконечниками на концах и соответствующей резьбой.

Штанга ударная изготовляется из мягкой стали. Длина штанги 2...2,5 м, масса 136...206 кг. На концах имеется резьба для навинчивания необходимого для работы инструмента.

Стальные обсадные трубы изготовляют бесшовными, с резьбой на концах. Соединяются между собой муфтами. Служат для предотвращения обвалов стенок скважины при проходе в неустойчивых грунтах, а также для изоляции водоносных горизонтов с непригодной для употребления водой.

Кроме стальных труб применяют чугунные, асбестоцементные, керамические, деревянные и др. К сожалению, эти трубы менее прочные и их нельзя извлекать из скважины, поскольку они опускаются в скважину только своей тяжестью. Скважина должна быть несколько большего диаметра, чем наружный диаметр применяемых труб. Чугунные трубы гораздо долговечнее стальных, но очень хрупкие. Асбестоцементные не ржавеют, не зарастают от различных солей, имеющихся в воде, устойчивы к органическим кислотам. Деревянные трубы делают из стволов сосны путем сверления специальным сверлом.

Башмаки обсадных труб (рис. 63) надевают на нижний конец обсадной трубы и прочно завертывают. Башмаки предназначены для расширения скважины и защиты концов стальных труб от порчи при их вращении или забивании. Наружный диаметр башмаков больше наружного диаметра обсадных труб. При посадке обсадных труб в грунт путем вращения применяют башмак с зубцами, при забивке — гладкий башмак с острыми краями.

Хомуты (см. рис. 56) применяют для вращения и подъема труб и штанг. Они бывают стальные и деревянные.

Рис. 63. Башмаки обсадных труб

а — с зубцами; б — гладкий

Стальные хомуты  изготовляют из полосовой стали, а деревянные — из древесины твердых пород без сучков, диаметром 150...250 мм, длиной 2,5...3 м. На толстых концах хомутов делают выемки (полуокружности) для обхватывания труб. Стягивают половинки хомутов четырьмя массивными болтами, желательно с ленточной резьбой.

Ключи и канатные петли (см. рис. 56 и 60) предназначены для завинчивания и развинчивания труб. Ключи применяют цепные, различного диаметра, но если их нет, то используют канатные петли. Последние навивают на трубы в виде 5...6 витков. На каждой трубе устраивают две петли: одна удерживает первую часть колонны (колонна — свернутые воедино по длине в одно целое две трубы и более), другая — вторую.

Таким образом, первая петля удерживает одну трубу, а вторая вращает другую трубу, т. е. вращает трубу в скважине.

Устраивают петлю так. Берут конец каната или тонкого стального троса длиной 2...3 м, наматывают его сперва двумя витками вокруг трубы, после чего один конец спускают вниз вдоль трубы на 50...60 см. Верхний конец каната наматывают на трубу и делают 5...6 витков, нисходящих по опущенному вдоль трубы концу. В петлю на верхнем конце просовывают лом или прочный рычаг длиной до 2,5 м. Нажимая на лом или рычаг, петлю затягивают, и это дает возможность вращать трубу в нужную сторону.

Кроме рассмотренных выше инструментов при устройстве колодцев требуются вилки подкладные, крюки, серьги, ветлюги для подвешивания штанг, хомуты шарнирные для вращения штанг и др., показанные на рисунках на предыдущих страницах информационно-строительного портала Инф-Ремонт.

<< Буровые или трубчатые колодцы: оборудование для строительства буровых колодцев

Буровые или трубчатые колодцы: бурение скважины >>

06.03.2013 [09:29 ]

Эта статья еще не комментировалась. Инф-Ремонт будет признателен первому комментарию о статье