Пневмоударники для бурения скважин на воду

Как правило, для бурения водозаборных скважин применяется буровое оборудование ударно-канатного вида или вращательного действия. Для разработки скважин используются стационарные установки, передвижные малогабаритные установки.

Пневмоударник в паре с буровой коронкой выполняет функцию рабочего органа буровой установки – ударным пневматическим механизмом с подводом сжатого воздуха, выхлопом отработанного воздуха через специальные каналы.

По принципу воздухораспределения бывают пневмоударники клапанного вида и бесклапанного вида пневмоударники. Устройства клапанного вида используют воздушно-водяные смеси, а пневмоударники с золотниковой подачей воздуха работают на воздушно-водяной или воздушной смеси. Среди пневмоударников бесклапанного типа наиболее совершенными считаются устройства, имеющие воздухораспределение двустороннего действия, пневмоударники бесканального вида с трубкой, хвостовиком, пневмоударники имеющие воздухораспределительную пару поршень-цилиндр. Благодаря двустороннему действию воздухораспределения обеспечивается максимальная частота ударов, мощность.

Пневмоударники (погружные молотки) подразделяются на оборудование низкого и высокого давления. Наиболее популярными являются пневмоударники высокого давления (3-8 дюймов). Пневмоударное оборудование отличается типом соединения коронки: шлицевое и байонетное. Байонетные соединения, обеспечивают быструю замену инструмента, надежное сцепление. Верхней ряд шариков байонетного соединения пневмоударников (модификации П-110, П-130) замененных роликами, увеличивающими сроки эксплуатации буровой коронки. К преимуществам шлицевого соединения относится исключение возможности обрыва коронки, ее самопроизвольное выпадение (момент обратного вращения), не разбивается хвостовик коронки, букса. Шлицевые соединения пневмоударников обеспечивают лучшее центрирование коронки, повышающее точность бурения, упрощающее процесс забуривания.

Погружные пневмоударники отличаются типом применяемой смеси, работают на воздушной, воздушно-водяной, воздушно масляной сжатой смеси, различаются типом исполнения:

  • обычное исполнение, (размещение во внешнем кожухе с коллектором)
  • полые кольцевые:
  • кластерные погружные.

Особенности применения

Погружные пневмоударники целесообразно применять для бурения при наличии сухих, горных обводненных пород (имеющих коэффициент крепости 12 -20 шкалы М.М.Протодьяконова). Конструктивные особенности пневмоударного инструмента, наконечников, разрушающих породу, дают возможность их применения для разработки скважин Ø 155 мм. Для получения скважины большего диаметра, лидирующая скважина разбуривается долотами 190 мм и выше. При наличии неоднородных пород, имеющих большой процент содержания глинистых прослоек валунно-галечных отложений наиболее эффективно работает пневмоударное оборудование кольцевого типа. Такой пневмоударник не имеет альтернативы в зонах мерзлоты, сплошных водоносах, бурении морен. Однако, кольцевые пневмоударники (зарубежные, отечественные), базирующиеся на системе распределения воздуха (камеры с управлением от ударника) бесклапанного вида работают на сухой воздушной смеси или малом проценте наличия воды. Невозможность использования другого вида энергоносителя ограничивает область использования кольцевого пневмоударника. К примеру, при проходке глинистой прослойки (малый водоприток) в шламоотводной трубе будут появляться сальниковые образования. В кластерных видах пневмоударников долотом, за один цикл (оборот), выбуривается одинаковое количество породы. Равномерностью распределения грунта обеспечивается оптимальная скорость проходки грунтов, длительная эксплуатация пневмоударников. Применяя определенный набор перфораторов, сочетая его с разными диаметрами барабанов, долот, получают разные диаметры скважины, снижая капитальные затраты. Кластерные кустовые пневмоударники способны сконцентрировать суммарную мощность ударных долот, значительнее аналогичных пневмоударных установок.

Основные достоинства пневмоударников: легкость забуривания, исключение заклинивания буровой коронки, выполняя бурение скважин в разрушенных, трещиноватых породах, эффективность очистки от шлама, быстрота, удобство смены инструмента. Данное оборудование обладает повышенной стойкостью с высоким коэффициентом производительности работ. Целесообразность выполнять разработку скважин на воду с применением погружных пневмоударников (горные породы VII, VIII, X, XI категорий буримости) обуславливают следующие факторы:

  • увеличение механической скорости бурения до 5 раз (сравнение с шарошечным бурением);
  • не требуется использования промывочной жидкости, качество особенно актуальное для безводных районов, бурения породы, проявляющей водопоглощение;
  • возможность проходки скважин при наличии в породе пустот, сильнотрещиноватых пород, поглощающих жидкости.

Пневмоударное оборудование, производимое отечественной промышленностью (основной производитель Кыштымский машиностроительный завод) отстает от аналогичных инструментов зарубежного уровня. Главной причиной отставания является применение воздушной смеси давлением в пределах 0,5 МПа (для сравнения иностранное оборудование способно работать при давлении до 2,4 МПа), при котором сложно достигать получения высоких скоростей разработки, увеличения ресурса оборудования, стойкости породоразрушающих инструментов. Сегодня заводом Борец (Москва) выпускаются компрессора давление (до 1,2 МПа). Также разработаны пневмоударники нового поколения, имеющие улучшенные характеристики, касающиеся энергозатрат (экономичности), рабочего цикла, обладающего достаточной энергией удара и вибросиловой характеристики. Ведущими производителями в пневмоударного инструмента являются компания Sandvik AB, а также Atlas Copco. Пневмоударники зарубежных производителей отличаются высокими рабочими характеристиками, функциональностью, надежностью, большим сроком службы, способные обеспечивать высокую экономичность бурильных работ.