ВСН 388-87

Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с вибрационными установками

Заменяет
Печать всех страниц

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ
УДАРНО-КАНАТНЫМИ СТАНКАМИ
С ВИБРАЦИОННЫМИ УСТАНОВКАМИ

ВСН 388-87

Минмонтажспецстрой СССР

Министерство монтажных и специальных
строительных работ СССР

Москва 1988

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ (кандидаты техн. наук В.В. ВЕРСТОВ, В.М. ЛУКИН и доктор техн. наук М.Г. ЦЕЙТЛИН) при участии организаций треста Промбурвод.

ВНЕСЕНЫ И ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным техническим управлением Минмонтажспецстроя СССР.

С введением в действие ВСН 388-87 «Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с вибрационными установками» утрачивают силу ВСН 388-77 и «Руководство по технологии ударно-канатного бурения скважин на воду с применением виброударных буровых снарядов» (ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1980).

Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР (Минмонтажспецстрой СССР)	Ведомственные строительные нормы	ВСН 388-87 Минмонтажспецстрой СССР
	Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с вибрационными установками	Взамен ВСН 388-77 ММСС СССР

Нормы распространяются на устройство скважин на воду глубиной до 150 м ударно-канатными станками с применением вибрационных установок, также на проектирование разведочных и эксплуатационных скважин на воду, бурение которых планируется осуществить ударно-канатным способом.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с применением вибрационных установок следует применять в районах с недостаточной степенью изученности гидрогеологических условий, при устройстве скважин, закладываемых на слабонапорные и безнапорные подземные воды; в случае необходимости по ходу проходки раздельно опробовать водоносные горизонты разных уровней, а также в таких местах, где возникают сложности с обеспечением водой установок вращательного бурения.

1.2. Бурение скважин на воду с применением вибрационных установок следует осуществлять с использованием станков ударно-канатного бурения УГБ-3УК (УКС-22) и УГБ-4УК (УКС-30). В качестве вибрационных установок настоящие нормы предусматривают применение вибромолотов БВС-1, вибраторов ВПФ-1 и ВПФ-2, виброударных буровых снарядов ВС-1 и ВС-2, а также желонок ВЖ-1 и ВЖ-2 и вибрационного разгрузочного устройства ВР-1 (технические описания и характеристики вибрационных установок приведены в приложениях 1-5).

1.3. С применением вибромолота БВС-1 и вибраторов ВПФ-1 и ВПФ-2 производят посадку обсадных труб, извлечение промежуточных колонн в процессе обнажения фильтров, погружение фильтровых колонн с конусным башмаком-расширителем при одновременной засыпке гравия и бурении.

Вибромолот БВС-1 благодаря работе в эффективном виброударном режиме с натяжением рабочих пружин обладает высокой погружающей способностью при минимальных затратах времени на вспомогательные операции. Вибромолот позволяет в разнородных геологических условиях довести выход колонн в породы до 50-60 м, значительно увеличить скорость погружения труб, сократить количество переходов с желонирования на посадку, исключить отбор из скважины лишнего объема породы вследствие опережающей обсадки всей толщи водоносных песков, устранить операции по выравниванию торца безмуфтовых труб при их наращивании.

Внесены Главным техническим управлением Минмонтажспецстроя СССР

Утверждены Минмонтажспецстроем СССР 25 сентября 1987 г.

Срок введения в действие 1 апреля 1988 г.

Вибраторы ВПФ-1 и ВПФ-2 работают в наиболее эффективном для погружения труб в водонасыщенные породы вибрационном режиме. Вибраторы обеспечивают работу на забое скважины породоразрушающего инструмента или желонки с одновременным вибрационным погружением обсадной или фильтровой колонны, что повышает производительность труда и исключает возможность прихвата фильтровых колонн при их погружении с конусным башмаком-расширителем и параллельной засыпкой гравия. Наряду с этим в последнем случае вибрационное действие улучшает условия формирования гравийного фильтра, повышает производительность и долговечность скважины за счет уменьшения степени расслоения гравия, исключения его зависания и расширения контура укладки.

Применение свободного пружинного вибромолота БВС-1 и вибраторов с проходным отверстием ВПФ-1 и ВПФ-2 при устройстве скважин на воду ударно-канатными станками позволяет полностью отказаться от использования малопроизводительного забивного снаряда или задавливающей полиспастной системы и таким образом повысить годовую выработку на станок примерно в 1,5 раза и снизить расход обсадных труб на 25-30 %.

1.4. Бурение крепких пород осуществляют с использованием виброударных снарядов ВС-1 и ВС-2, позволяющих увеличить интенсивность динамического воздействия долота на забой и повысить эффективность использования энергии основного удара бурового снаряда. Работа ВС-1 и ВС-2 вследствие многократных ударных нагрузок, передаваемых на забой, обеспечивает усталостный характер разрушения породы, что дает возможность увеличить скорость ее проходки в 1,5-2 раза. При применении виброударных снарядов ВС-1 и ВС-2 в значительной степени исключается вероятность прихвата долота породой.

1.5. Виброударными желонками ВЖ-1 и ВЖ-2 осуществляют разработку соответственно связных пластичных грунтов и твердых глинистых пород, при проходке которых обычно используют попеременную работу на забое долота и клапанной желонки. С применением желонок ВЖ-1 и ВЖ-2 достигают ускорения бурения на 40-50 % вследствие того, что отпадает необходимость работы в одном интервале дважды разными инструментами, исключается операция по переворачиванию желонки для ее опорожнения, нет необходимости заливать на забой скважины воду.

1.6. Вибрационное разгрузочное устройство ВР-1 при опорожнении клапанных желонок от выбуренной породы позволяет сократить продолжительность разгрузки в 2-3 раза, улучшает условия техники безопасности и дает возможность транспортировать грунт в отвал на расстояние 3 м от устья скважины.

2. ВИБРОУДАРНАЯ ПОСАДКА ОБСАДНЫХ ТРУБ ВИБРОМОЛОТОМ БВС-1

2.1. Посадку обсадных труб вибромолотом БВС-1 (см. рекомендуемое приложение 1) можно производить в двух режимах при угловой скорости валов дебалансов не более 600 об/мин. Первый режим свободного вибромолота (без натяжения пружин) следует использовать при погружении кондукторных колонн. Второй (основной) режим с натяжением рабочих пружин необходимо применять при посадке последующих колонн труб. Натяжение пружин осуществляют отдельной лебедкой или талевой лебедкой бурового станка. Трубы диаметрами 273; 325; 377; 426 и 529 мм можно погружать как в режиме свободного беспружинного вибромолота, так и с натяжением рабочих пружин. Для забивки кондукторных колонн труб диаметром 630 мм в режиме свободного вибромолота необходимо демонтировать с ударной части вибромолота рабочие пружины.

2.2. При подготовке вибромолота к работе на буровой площадке необходимо выполнять следующие операции:

установить и закрепить на якоре (черт. 1) тяговую лебедку (в случае использования этой схемы работы расстояние между лебедкой и устьем скважины 20-25 м);

вырезать в кондукторной колонне отверстия таким образом, чтобы вертикальные нити троса проходили вдоль продольной оси скважины, и смонтировать в этих отверстиях оттяжные блоки (черт. 2) с серьгами;

закрепить трос (см. черт. 1) лебедки, пропущенный через уравнительный блок, на скобе ограничителя, затем соединить проушину ограничителя с рамой лебедки; нить троса с закрепленными на ее концах коушами пропустить через второй уравнительный блок и завести в оттяжные блоки, установленные на кондукторной колонне; после этого уравнительные блоки соединить между собой, а коуши троса закрепить на крюках тяговых балок вибромолота;

Схема расположения оборудования на буровой площадке

1 — якорь тяговой лебедки; 2 — тяговая лебедка; 3 — ограничитель натяжения троса; 4, 7 — тросы; 5, 6 — уравнительные блоки; 6 — оттяжной блок; 9 — пульт управления

Черт. 1

Схема работы вибромолота при посадке обсадных труб с натяжением рабочих пружин отдельной лебедкой

1 — мачта бурового станка; 2 — днище; 3 — забивная головка; 4 — ударный стакан; 5, 6, 7 — забиваемые трубы; 8 — тяговая лебедка; 9 — ограничитель натяжения троса; 10 — уравнительный блок; 11 — оттяжной блок; 12 — пульт управления; 13 — трос; 14 — вибромолот

Черт. 2

установить пульт управления (см. черт. 1) вибромолотом на расстоянии 5-6 м от рабочего места бурового мастера, затем подсоединить электродвигатели вибромолота и лебедки к пульту управления согласно электрической схеме.

Монтаж электрической схемы следует начинать с заводки кабеля КРПТ 3´35+1´10 вибромолота в пульт управления через отверстие 17 (черт. 3) в его задней стенке и крепления фазовых концов на трех первых слева контактах панели 13. Затем необходимо пропустить кабель КРПТ 3´6+1´4 лебедки через отверстие 16 в пульте и подсоединить его к четвертой, пятой и шестой клеммам панели 13. После этого следует закрепить концы заземления кабелей обоих электродвигателей на пятой и шестой клеммах панели 14.

Кабель КРПТ 3´2,5+1´1,5 от конечных выключателей необходимо ввести в пульт через отверстие 15. Затем провода от реле конечных выключателей (черт. 4), автоматически включающего и отключающего двигатель лебедки, следует подсоединить соответственно к первой и четвертой, ко второй и третьей клеммам панели 14 (см. черт. 3). После монтажа на панелях 13 и 14 кабелей вибромолота, лебедки и конечных выключателей необходимо подсоединить питающий кабель, площадь сечения каждой жилы которого должна быть не менее 35 мм², к трем левым клеммам панели 1, пропустив его через отверстие 11 в задней стенке пульта. После закрепления провода заземления на четвертой клемме панели 1 следует закрыть его кожухом 4.

2.3. При использовании схемы работы вибромолота с натяжением рабочих пружин лебедкой бурового станка (черт. 5) необходимо:

установить раздвижную укосину между горизонтальной осью закрепленного на мачте кронштейна и кондукторной колонной;

смонтировать оттяжные блоки на кронштейне и кондукторной колонне;

закрепить трос длиной 20-22 м на крюках вибромолота, предварительно пропустив его через оттяжные и уравнительный блоки.

2.4. Муфтовые трубы диаметрами 273; 325; 377 и 426 мм погружают, используя соответствующие забивные головки. Трубы диаметрами 529 и 630 мм забивают без применения головок.

При погружении муфтовых труб вибромолот свободно надевают ударным стаканом 4 (см. черт. 2) на забивную головку 3, ввинченную в муфту трубы 6, и прижимают к ней днищем 2. При погружении труб 5 диаметром 529 мм ударную часть прижимают к торцу трубы буртом ударного стакана. При этом нижняя его часть входит во внутреннюю полость забиваемой трубы и служит направляющей для вибромолота. На кондукторную колонну труб 7 диаметром 630 мм вибромолот устанавливают без рабочих пружин, при этом ударный стакан полностью входит внутрь трубы, а удары по ее торцу производят днищем вибромолота.

Пульт электрического управления вибромолотом БВС-1

1, 13, 14 — панели; 2 — защитный кожух; 3 — кнопочный пост управления вибромолотом; 4 — кожух; 5, 7 — автоматические выключатели; 6, 8 — переключатели; 9 — электромагнитное реле; 10 — амперметр; 11, 15, 16, 17 — отверстия; 12 — вольтметр; 18, 19 — магнитные пускатели

Черт. 3.

Электрическая схема вибромолота БВС-1

Черт. 4

Схема работы вибромолота при посадке обсадных труб с натяжением рабочих пружин лебедкой бурового станка

1 — кронштейн с горизонтальной осью; 2, 8 — оттяжные блоки; 3 — мачта бурового станка; 4 — талевый блок; 5 — вибромолот; 6 — трос; 7 — раздвижная укосина; 9 — пульт управления

Черт. 5

2.5. В режиме свободного беспружинного вибромолота кондукторные колонны труб необходимо погружать на всю глубину, а промежуточные колонны — только в начальный период их посадки. В этом режиме выходы колонн в породы, как правило, составляют 20-25 м, а высота грунтовой пробки в полости трубы не превышает 4-5 м.

При работе свободным вибромолотом ствол скважины следует чистить после того, как скорость погружения снизится до 5-10 см/мин, а режим работы вибромолота будет характеризоваться отсутствием периодических ударов и значительной раскачкой в горизонтальной плоскости.

2.6. Режим работы вибромолота с натяжением рабочих пружин необходимо использовать для посадки промежуточных колонн труб после того, как работа свободного вибромолота из-за возросшего сопротивления погружению перестает быть эффективной, т.е. когда после очередной чистки ствола скорость посадки трубы существенно не изменяется. С натяжением рабочих пружин вибромолот обеспечивает выходы колонн в породы до 60 м и позволяет без чистки ствола забивать трубы в водонасыщенные породы на 10-12 м.

В режиме с натяжением пружин скорость посадки трубы вибромолотом, как правило, должна находиться в пределах 0,2-1,0 м/мин и определяться геологическими условиями, длиной колонны и величиной ее выхода. Для регулирования скорости посадки колонны необходимо изменять степень натяжения рабочих пружин вибромолота за счет периодических включений и отключений тяговой лебедки. Автоматическое управление лебедкой следует осуществлять пультом управления и ограничителем натяжения троса, настраиваемым на определенный интервал усилий. Рекомендуются интервалы усилий натяжения пружин 20-40; 30-60; 40-80 кН, которые следует назначать соответственно на начальном (небольшой выход колонн в породу), среднем и заключительном этапах посадки обсадных труб.

При виброударной посадке колонн труб необходимо следить за режимом работы вибромолота и иметь в виду, что при малом, недостаточном натяжении пружин наблюдаются нечеткий удар и раскачка молота на трубе, а при слишком большом натяжении — «дробление» молота, т.е. резкое уменьшение величины его подскоков. В этих случаях работа молота неэффективна. При правильно выбранном натяжении рабочих пружин вибромолот работает устойчиво и обеспечивает высокую скорость посадки труб.

Ограничитель натяжения рабочих пружин следует настраивать передвижением толкателей 2 и 8 (черт. 6) и конечных выключателей 5 и 9 по штырю 3 гайками 1.

Ограничитель натяжения троса

1 — фиксирующие гайки; 2, 8 — толкатели; 3 — штырь; 4 — скоба; 5, 9 — конечные выключатели соответственно отключающий и включающий; 6 — площадка, 7 — гайка; 10 — торцевая шайба; 11 — плита; 12 — кронштейн; 13 — пружина; 14 — проушина; 15 — лыжа

Черт. 6

При установке на колонне погружаемых труб специального переходника усилие тяговой лебедки можно использовать не только для регулирования режима работы вибромолота, но и для дополнительного статического задавливания колонны. Такую работу вибромолота и лебедки следует применять для погружения колонн труб длиной более 100 м.

2.7. При наращивании обсадной колонны длину очередной трубы следует выбирать такой, чтобы после ее ввинчивания в муфту забитой трубы расстояние между кронблоком бурового станка и верхним торцом забиваемой колонны было не менее 2 м. В противном случае могут возникнуть затруднения при установке вибромолота на трубу.

3. ВИБРАЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ОБСАДНЫХ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ ВИБРОМОЛОТА БВС-1

3.1. При извлечении труб (черт. 7) вибромеханизм жестко скрепляют с обсадной трубой посредством самозаклинивающегося захвата. Для виброизоляции мачты бурового станка служит амортизатор.

3.2. При подготовке к извлечению труб с помощью вибромолота БВС-1 необходимо выполнить следующие работы (черт. 8):

закрепить клиновой хвостовик 5 шестью болтами М30´2 на присоединительном фланце 6 ударного стакана вибромеханизма;

соединить клиновую муфту 3 с обсадной трубой через соответствующий переходник 2 (при извлечении колонн диаметром 219 мм клиновую муфту ввинчивают непосредственно в муфту извлекаемой трубы);

демонтировать с корпуса вибромеханизма подвеску и закрепить на освободившихся пальцах этой подвески нижние проушины амортизатора, в верхнюю проушину центральной штанги амортизатора завести палец блока талевой системы и зафиксировать его;

поднять вибромеханизм с амортизатором над устьем скважины и развернуть его таким образом, чтобы выступы 12 клинового хвостовика совпадали с цилиндрическими пазами 11 клиновой муфты. Опустить вибромеханизм, развернуть его до совпадения клиновых поверхностей хвостовика и муфты, а затем натянуть талевую систему и заклинить захват.

3.3. Для отсоединения вибромеханизма от обсадной трубы после ее извлечения необходимо подложить под муфту следующей, находящейся в скважине трубы (во избежание погружения колонны) трубный хомут, ослабить натяжение тросов талевой системы и включить вибратор. Под действием вибраций и сил инерции захват расклинивается, вибромеханизм движется вниз и при этом, скользя кулаками по наклонным выступам муфты, автоматически разворачивается до положения, соответствующего совпадению клиновых выступов с цилиндрическими пазами муфты. При последующем подъеме талевой системы вибромеханизм следует снять с трубы.

Схема работы вибромолота при вибрационном извлечении обсадных труб

1 — мачта бурового станка; 2 — талевая система; 3 — амортизатор; 4 — вибромеханизм; 5 — самозаклинивающийся захват; 6 — извлекаемая обсадная труба; 7 — пульт управления

Черт. 7

Самозаклинивающийся захват

1 — извлекаемая труба; 2 — переходник; 3 — клиновая муфта; 4 — специальная гайка; 5 — клиновой хвостовик; 6 — присоединительный фланец; 7 — кулак; 8 — винтовая поверхность выступов муфты; 9 — отверстие; 10 — клиновой скос; 11 — цилиндрический паз; 12 — выступ; 13 — конический участок муфты

Черт. 8

3.4. В связи с тем, что извлечение обсадных труб производят в вибрационном режиме, эффективность которого зависит от угловой скорости валов дебалансов, конструкцией вибромеханизма предусмотрена возможность перехода со скорости 600 об/мин, основной при виброударном погружении труб, на 700 и 800 об/мин. Выбор угловой скорости валов дебалансов вибромеханизма необходимо определять массой извлекаемой колонны труб и осуществлять по данным таблицы.

Параметры вибрационных режимов при извлечении труб

Масса извлекаемой колонны труб, т	Угловая скорость валов дебалансов, об/мин	Число зубьев шестерни электродвигателя	Межцентровое расстояние вала ротора и оси паразитной шестерни, мм	Эксцентриситет оси паразитной шестерни, мм
6	600	29	203,21	11,03
9	700	34	223,53	11,03
12	800	39	243,88	32,20

Необходимость в повышенной частоте вращения возникает также при извлечении сильно прихваченных породой колонн обсадных труб, когда их масса может быть и относительно невысокой, но при установленной угловой скорости валов дебалансов амплитуда колебаний обсадных труб недостаточна для срыва колонны относительно породы. Для успешного виброизвлечения колонны амплитуда колебаний трубы в начальный период ее подъема не должна быть меньше 4-5 мм.

Регулировка угловой скорости валов дебалансов состоит в замене зубчатого колеса на валу электродвигателя и повороте на 180° (700 об/мин) оси паразитной шестерни или в установке последней на оси с другим эксцентриситетом (800 об/мин). При этом каждое положение оси паразитной шестерни относительно корпуса должно быть зафиксировано штифтом, расположенным в месте крепления оси. Все эти операции следует выполнять в соответствии с данными таблицы.

Заменять зубчатое колесо на валу электродвигателя и поворачивать ось паразитной шестерни при переходе с 600 на 700 об/мин можно через люк, закрытый малой крышкой. Для настройки на 800 об/мин необходимо демонтировать большую крышку, закрывающую кожух зубчатой передачи.

3.5. При виброизвлечении труб необходимо помнить, что статическая сила, достаточная для срыва колонны относительно породы, минимальна в том случае, если в начальной стадии извлечение производится по следующей технологии.

Перед запуском вибратора в работу пружины амортизатора сжимают талевой системой на 6-7 см, что соответствует извлекающей силе 160-180 кН. После этого включают вибратор и трубу извлекают на 3-4 см под действием усилия сжатых пружин амортизатора. Такой прием обеспечивает срыв трубы при незначительной статической силе за счет минимальной скорости поступательного движения колонны. Прием повторяют столько раз, сколько необходимо для достижения подъема трубы со скоростью крюка талевой системы при силе, немногим превышающей суммарную массу вибромеханизма и извлекаемой колонны труб.

3.6. При виброизвлечении сильно прихваченных породой промежуточных колонн труб первоначальную сдвижку — срыв колонны успешно выполняют, чередуя частичное (на 0,5-1,0 м) вибропогружение колонны с ее последующим виброизвлечением (на 0,8-1,5 м). Причем для уменьшения затрат времени на расходку колонны целесообразно при ее вибропогружении вдавливать трубы с помощью натяжной системы, используемой при виброударной посадке. Для выполнения этой операции нужно стопорным приспособлением зафиксировать заклиненное положение хвостовика и муфты самозаклинивающегося захвата. Стопорное приспособление выполнено в двух вариантах: в первом фиксация осуществляется тремя болтами М30´2 с полукруглыми головками, ввинчиваемыми в специальные отверстия 9 (см. черт. муфты 3 до упора в клиновые скосы 10 хвостовика 5, во втором — фиксирующими элементами являются два полукольца, устанавливаемые на специальную гайку 4 муфты и с ее помощью поджимаемые к буртам кулаков хвостовика.

4. ВИБРАЦИОННОЕ ПОГРУЖЕНИЕ И ИЗВЛЕЧЕНИЕ ОБСАДНЫХ ТРУБ И ПОСАДКА ФИЛЬТРОВЫХ КОЛОНН ВИБРАТОРАМИ ВПФ-1 И ВПФ-2

4.1. При подготовке вибратора типа ВПФ (см. рекомендуемое приложение 2) к работе на буровой площадке необходимо выполнить следующие операции:

установить пульт управления вибратором на расстоянии 5-6 м от рабочего места бурового мастера;

завести в пульт управления через отверстия в его задней стенке кабель электродвигателей вибратора и питающий кабель и закрепить их на соответствующих панелях;

при использовании наголовника с приводом от гайки соединить клиновую втулку 5 наголовника (черт. 9) с муфтой погружаемой (извлекаемой) трубы через соответствующий переходник 8 (при работе с трубами диаметром 273 мм клиновую втулку ввинчивают непосредственно в муфту трубы);

закрепить инструментальный трос лебедки на подвеске 1 вибратора черт. 10) и вывесить его над клиновой втулкой захвата;

совместить риски на клиновой обойме 2 вибратора (см. черт. 9) с рисками ползуна 4 захвата (совпадение рисок показывает, что наружные конические выступы 3 клиновой обоймы 2 совмещены с цилиндрическими пазами 9 ползуна 4);

опустить вибратор так, чтобы клиновая обойма 2 вошла внутрь ползуна 4, но не касалась клиновой втулки 5:

развернуть вибратор до положения, при котором риски клиновой обоймы 2 будут находиться между рисками ползуна 4;

Наголовник вибратора типа ВПФ с приводом от гайки

1 — фланец; 2 — клиновая обойма; 3 — конические выступы; 4 — ползун; 5 — клиновая втулка, 6 — специальная гайка; 7 — фиксирующее кольцо; 6 — сменный переходник; 9 — цилиндрические пазы ползуна; 10 — отверстие для воротка; 11 — винтовая нарезка ползуна и гайки; 12 — шпонка клиновой втулки

Черт. 9

Вибратор типа ВПФ

1 — подвеска; 2 — раструб; 3 — электродвигатель; 4 — вибрационный механизм; 5 — кожух цепной передачи; 6 — клеммная коробка; 7 — клиновой захват; 8 — проходное отверстие; 9 — кабельная разводка

Черт. 10

опустить вибратор до сопряжения внутренней поверхности клиновой обоймы 2 с конической поверхностью клиновой втулки 5;

вращать специальную гайку 6 по часовой стрелке до соприкосновения клиновых поверхностей ползуна 4 с соответствующими участками клиновой обоймы 2.

При скреплении вибратора с погружаемой трубой на высоте фиксацию заклиненного положения обоймы вибратора и втулки захвата вращением гайки и перемещением ползуна можно не производить.

4.2. При использовании наголовника с приводом от поворотных рычагов (черт. 11) соединение вибратора с колонной обсадных труб требуется осуществлять следующим образом:

соединить фланец 1 клиновой обоймы 2 с днищем вибратора;

завернуть в муфту погружаемой (извлекаемой) трубы ниппель 11;

совместить вертикальные участки Г-образных прорезей 8 клиновой обоймы 2 с осями 6 клиновой муфты 3;

опустить вибратор так, чтобы клиновые поверхности обоймы 2 и муфты 3 почти касались друг друга;

развернуть вибратор до положения, при котором оси 6 входили бы в горизонтальные участки Г-образных прорезей;

опустить вибратор до сопряжения внутренней поверхности клиновой обоймы 2 с наружной конической поверхностью муфты 3;

развернуть рычаги 7 и затянуть эксцентрики в горизонтальных участках Г-образных прорезей путем натяжения троса тяговой лебедки, петлю которого предварительно надеть на рычаг.

Наголовник вибратора типа ВПФ с приводом от поворотных рычагов

1 — фланец; 2 — клиновая обойма; 3 — муфта; 4 — верхний упор; 5 — втулка; 6 — ось; 7 — рычаг; 8 — Г-образная прорезь; 9 — нижний упор; 10 — раструб; 11 — ниппель; 12 — нижний рычаг; 13 — верхний рычаг

Черт. 11

4.3. В случае значительной длины наращиваемого на погружаемой обсадной колонне участка обсадной трубы и возникающих из-за высоты осложнений при ввинчивании в ее муфту ниппеля 11 для удобства работ соединение наголовника с трубой может быть выполнено на устье скважины.

Для этого применяют специальное приспособление, располагаемое на погруженной колонке труб, которое позволяет устанавливать в него муфту 3 наголовника ниппелем 11 вверх. При этом муфту наращиваемой трубы свинчивают с ниппелем в перевернутом на 180° положении, а затем переворачивают наращиваемую трубу вместе с закрепленным на ней наголовником в исходное положение и соединяют ее с погружаемой колонной по обычной технологии. Этот прием исключает выполнение ручных операций на высоте.

4.4. Процесс погружения колонны обсадных труб вибратором типа ВПФ можно совмещать с работой в стволе скважины породоразрушающего инструмента или чисткой ее забоя желонкой. Для этого внутрь раструба 1 (черт. 12, а) заводят буровой снаряд или желонку 4, диаметр которых должен быть не более 245 мм.

При погружении обсадных труб вибратором типа ВПФ, снабженным наголовником с поворотными рычагами, эффективность погружения может быть повышена за счет приложения задавливающего усилия от тяговой лебедки бурового станка (черт. 13). Для этого необходимо после соединения конических поверхностей клиновой обоймы и муфты надеть на нижние рычаги 7 петли стропа 5, запасованного через оттяжные блоки 6, а середину стропа соединить с помощью уравнительного блока с талевым канатом или инструментальным тросом бурового станка.

Схема работы вибратора типа ВПФ при погружении (а) и извлечении (б) труб

1 — раструб корпуса вибратора; 2 — вибратор; 3 — клиновой захват; 4 — желонка; 5 — погружаемая труба; 6 — извлекаемая труба; 7 — пальцы крепления пружинного амортизатора; 6 — пружинный амортизатор; 9 — нижний блок талевой системы бурового станка

Черт. 12

Схема работы вибратора типа ВПФ при погружении труб с их задавливанием

1 — желоночный трос; 2 — желонка; 3 — наголовник; 4 — погружаемая колонна труб; 5 — строп; 6 — оттяжной блок; 7 — нижний рычаг; 8 — вибратор

Черт. 13

Схема работы вибратора типа ВПФ с наголовником, поворотными рычагами при извлечении промежуточных колонн

1 — талевый канат, 2 — талевый блок; 3 — амортизатор; 4 — палец; 5 — тяги; 6 — верхний рычаг; 7 — наголовник; 8 — кондукторная колонна; 9 — промежуточная колонна; 10 — муфта; 11 — вибратор

Черт. 14

4.5. Для вибрационного извлечения промежуточных колонн вибратором типа ВПФ (см. черт. 12, б) необходимо выполнить следующие работы:

снять с раструба 1 корпуса вибрационного механизма тросовую подвеску и закрепить на освободившихся пальцах 7 нижние проушины пружинного амортизатора 8;

завести в верхнюю проушину амортизатора 8 палец нижнего блока 9 талевой системы бурового станка и зафиксировать его;

поднять вибратор 2 с амортизатором 8 над устьем скважины и скрепить его с извлекаемой трубой 6 посредством наголовника 3 (порядок операций см. в п. 4.1 и 4.2).

Вибрационное извлечение промежуточных колонн вибратором типа ВПФ, снабженным наголовником с поворотными рычагами, осуществляют следующим образом (черт. 14):

соединяют амортизатор 3 с талевым блоком 2;

закрепляют в проушинах амортизатора 3 палец 4;

надевают верхние концы тяг 5 на палец 4, а нижние — на рычаги 6;

сжимают при помощи талевой лебедки бурового станка амортизатор 3 и запускают в работу вибратор 11.

Успешное виброизвлечение колонны вибратором типа ВПФ может быть обеспечено в том случае, если амплитуда колебаний труб в начальный период не менее 2,5-3 мм.

Технологические приемы, которые следует применять при виброизвлечении труб вибратором типа ВПФ, аналогичны приемам работы с вибромолотом БВС-1, настроенным на вибрационный режим работы (см. п. 3.5). Разница заключается лишь в том, что в начальный период извлечения пружины амортизатора сжимают на 6-7 см (это соответствует извлекающей силе 80-100 кН).

4.6. Наиболее рациональной областью использования вибратора типа ВПФ является погружение фильтровых колонн труб при устройстве гравийно-проволочных фильтров с конусным башмаком-расширителем. Эту технологию следует применять при устройстве эксплуатационных скважин на воду глубиной до 60-80 м, когда водосодержащие породы представлены песками. В таких случаях на первую трубу фильтровой колонны 5 (черт. 15) наворачивают специальный конусный башмак-расширитель 7 и опускают колонну в предварительно обсаженную до верхней границы 8 водоносного горизонта скважину (диаметр эксплуатационной колонны 4 должен быть больше диаметра фильтровой колонны 5 не менее чем на 100 мм). Затем в муфте 3 последней трубы фильтровой колонны крепят наголовник 2 и монтируют вибратор 1. Фильтровую колонну погружают за счет периодических включений вибратора при одновременной чистке забоя скважины желонкой 10 и засыпке гравийно-песчаной смеси 6 в пространстве между эксплуатационной и фильтровой колоннами труб. Во время погружения фильтра уровень гравийно-песчаной смеси необходимо поддерживать на 2-3 м выше башмака эксплуатационной колонны.

Схема работы вибратора типа ВПФ при погружении фильтровой колонны труб в процессе устройства гравийно-проволочного фильтра скважины с конусным башмаком-расширителем

а, б, в — начальный, промежуточный, окончательный этапы; 1 — вибратор; 2 — наголовник; 3 — муфта фильтровой трубы; 4 — эксплуатационная колонна; 5 — фильтровая колонна; 6 — гравийно-песчаная смесь; 7 — конусный башмак расширитель; 8 — верхняя граница водоносного горизонта; 9 — водоупорная порода; 10 — желонка

Черт. 15

5. БУРЕНИЕ СКВАЖИН ВИБРОУДАРНЫМИ СНАРЯДАМИ ВС-1 И ВС-2

5.1. Порядок выполнения операций при бурении скважин с применением виброударных снарядов типа ВС такой же, как и при использовании буровых снарядов обычной конструкции для ударно-канатных станков (см. рекомендуемое приложение 3).

5.2. После спуска виброударного снаряда на забой перед включением в работу ударного механизма станка необходимо убедиться в отсутствии существенного прослабления инструментального троса. Навеска виброударного снаряда над забоем по сравнению с навеской при бурении снарядами обычной конструкции должна быть минимальной и не превышать 1-2 см, так как для получения эффективного режима разрушения породы взаимодействие ударника с корпусом снаряда должно происходить в момент контакта лезвия долота с породой.

5.3. В процессе углубления скважины трос постепенно сматывают. При этом следят, чтобы выполнялись вышеуказанные требования, связанные с оптимальной величиной навески.

5.4. Высоту сброса снаряда и число ударов ударного механизма выбирают в соответствии с массой снаряда и паспортными данными на станок.

5.5. Учет зависимости высоты Н сброса снаряда от плотности шлама g в скважине и определение возможных областей режимов работы виброударных снарядов осуществляют в соответствии с графиком (черт. 16). Линия А-А на графике соответствует максимальному значению заглубления при различных g и Н. Точки кривой Б-Б определяют значения g и Н, при которых ударные взаимодействия подпружиненного ударника и корпуса заканчиваются раньше начала подъема бурового снаряда ударным механизмом станка. Линия В-В соответствует значениям g и Н, при которых подъем бурового снаряда осуществляется раньше, чем долото достигнет забоя скважины.

Зона графика, ограниченная кривыми А-А и Б-Б, является зоной работы снаряда с максимальным заглублением долота в породу (режим наибольшей производительности). Зона, характеризуемая значениями g и Н лежащими левее линии Б-Б, соответствует работе бурового снаряда с пониженным заглублением долота в породу. Кроме того, нахождение неподвижного и не испытывающего динамических воздействий долота на забое скважины может сопровождаться возникновением аварийных ситуаций, связанных с прихватом долота породой.

Зависимость высоты сброса снаряда от плотности шлама в скважине и возможные области режимов работы виброударных снарядов

Черт. 16

Работа виброударного снаряда при значениях g и Н, находящихся в зоне, которая ограничена кривыми А-А и В-В, характеризуется резким снижением заглубления долота в породу, так как при таких режимах ударник не успевает полностью передать долоту энергию, накопленную им при падении снаряда. При этом удары, которые сове