В процессе строительства крупных промышленных предприятий, а также при строительстве частных домов на слабых грунтах прибегают к использованию свайных фундаментов. Их главная особенность — способность передавать нагрузку от высотных сооружений на устойчивые слои грунта.
Для изготовления таких фундаментов используются буронабивные сваи, глубина погружения которых может достигать 75 метров. В России максимальная глубина опускания шеста обычно составляет 48 метров, чего достаточно, чтобы конструкция была прочной и надежной. В некоторых случаях буронабивные сваи — единственный возможный вариант строительства на каменистых грунтах.
Несмотря на то, что технология использования свай применяется давно, выбор метода строительства требует предварительного геологического обследования и тщательных исследований. Что касается оборудования, используемого для штабелирования, то для этого часто используются роторные буровые установки. О чем идет речь, пойдет сегодня в нашем материале.
Роторные буровые. Назначение и принцип действия
Вращательное бурение — это технология, применяемая не только при установке буронабивных свай. Это распространенный метод бурения скважин в любых условиях. В частности, именно ротор является основой оборудования для подготовки разведочных и эксплуатационных свай для добычи нефти и газа. Применяется на заводах грузоподъемностью от 10 до 500 тонн. Глубина скважин, которые можно пробурить с помощью роторной буровой установки, составляет 100-15 тысяч метров.
Бурение основано на передаче вращательного усилия на бурильную колонну от надводного ротора с периодическим вращением инструмента. Это оборудование незаменимо, когда необходимо поддержать канат трубопровода, который может быть как футеровочным, так и буровым, во время операций разгрузки. Ротор представляет собой редуктор, вращение которого передается на колонну вертикальных труб с помощью гребного вала, установленного горизонтально.
Роторы отличаются друг от друга мощностью, максимальной статической нагрузкой, а также диаметром отверстия. Если говорить о дизайне, в этом плане оборудование делится на две большие группы:
- перемещение по вертикали, выполняя альтернативные движения по отношению к основанию колодца.
- недвижимое;
За привод ротора отвечают шестерни лебедки, отдельный двигатель или редуктор. Изменение скорости вращения зависит от того, какой привод является основой работы устройства. Для восприятия реактивного момента производители оснащают роторы специальными стопорными механизмами, которые устанавливаются на столе или валу с высокой скоростью.
Чтобы исключить риск преждевременного выхода деталей из строя из-за трения, все движущиеся элементы смазываются принудительно. Оборудование поступает на рынок в двух вариантах: с так называемым пневмоклиновым захватом (RCC) или без него. Плоскогубцы используются для фиксации труб.
Говоря более конкретно о степени отношения, которое стало предметом нашего разговора, необходимо сказать, что они задействованы для достижения следующих целей:
- Установка глубоких свай при строительстве фундаментов.
- Строительство скважин для дальнейшей добычи нефти, газа и других полезных ископаемых.
- Обустройство колодцев для воды, даже если слой воды очень глубокий.
- Выполнение различных видов поисково-разведывательных операций.
Важный
Бурение скважин роторным буром можно проводить на любой местности вне зависимости от ее качества: мерзлой, каменистой, песчаной, заболоченной и т.д. Немаловажно и то, что такая техника способна работать даже в сложных погодных условиях.
Принцип работы оборудования сводится к тому, что сам процесс бурения представляет собой последовательное и непрерывное разрушение грунта на рабочем месте с параллельным переносом этого грунта в гору. Вращение рабочих механизмов осуществляется одновременно с вывозом отработанного грунта, который осуществляется наиболее оптимальным из следующих способов:
- Для прямого ополаскивания глиняным раствором. Достоинством этого метода является готовность очистить колодец от ненужного грунта, но есть и недостаток — необходимость в постоянном запасе хорошей глины. Этот метод нельзя использовать при бурении скважин для водоснабжения, так как глина усложняет процесс определения качества воды.
- Возвратная вода, которая подается в скважину под огромным давлением, размывает почву на дне и выносит массу грязи на поверхность.
- Расход сжатого воздуха. Как правило, таким способом отходы почвы удаляются на улицу зимой, когда из-за морозов невозможно использовать другие методы утилизации.
- С помощью механического шнека.
важно обратить внимание на то, что использование воды и сжатого воздуха для промывки колодцев, помимо прочего, способствует охлаждению буровой платформы, а это положительно сказывается на увеличении срока ее службы.
Конструкция бурильного оборудования
В состав перфоратора входят следующие узлы и агрегаты:
- Насосы, необходимые для непрерывного поступления моющей смеси в колодец. О том, что это за смесь, мы рассказали несколькими абзацами выше.
- Поворотный стол устанавливается на опорах (чаще всего их две) и соединяется с втулкой.
- Нефтяная вышка, служащая опорой для остальных элементов.
- Система очистки, которая также состоит из нескольких блоков.
- Система когтей.
- Мотор снабжен прямым приводом ротора. Как правило, такое оборудование оснащается электродвигателями, но есть механизмы с дизельным или гидравлическим приводом. Последние называются гидравлическими роторными буровыми установками.
- Вертлюг для подачи бурового раствора в скважину.
- Бурильная колонна, которая, в свою очередь, состоит из полой внутри трубы, системы бурильных труб и бурового долота.
- Ротор, обеспечивающий возможность вращательного движения рабочего тела.
Особое внимание следует обратить на то, что роторные буровые установки могут быть как стационарными, так и мобильными, мобильными, транспортироваться на завод с помощью железнодорожных платформ или автомобильных прицепов.
Обсадные трубы
При бурении скважин на орошаемых и неустойчивых грунтах применяют обсадные трубы. Они необходимы, чтобы стены колодца не осыпались. Как правило, в таких случаях используются специальные установки под названием «Келли-штанга». Это наиболее распространенный метод сухого бурения с использованием поворотных платформ.
Он в основном используется для установки буронабивных свай в неустойчивых или каменистых грунтах, в то время как колонковые буры, шнеки и другие подобные инструменты используются для добычи полезных ископаемых. Буровой инструмент установлен на штанге Келли, телескопической трубе, благодаря которой становится возможным бурение на большие глубины.
Вообще невозможно представить строительство скважин и обустройство месторождений полезных ископаемых без обсадных труб. Они размещаются в скважине, что предотвращает оседание породы. Трубы вкручиваются друг в друга или фиксируются стыками, образуя своеобразный столб на всю глубину работы.
Промывочная жидкость
При бурении роторными установками в скважине происходит непрерывная циркуляция жидкости. Раньше считалось, что смывать надо исключительно отработанный грунт из полости колодца. Сегодня буровой раствор или буровой раствор считается ключевым фактором, от которого зависит эффективность процесса бурения. Он не только удаляет шлам, но и выполняет ряд других важных функций, позволяющих завершить рабочий процесс и достичь необходимого уровня его эффективности:
- Предотвращение разрушения стенок колодцев.
- Держите частицы почвы во взвешенном состоянии.
- Охлаждение бурильных труб и самого инструмента, разрушающего породу.
- Значительное снижение коэффициентов трения.
- Облегчить разрушение скалы.
Роторные установки для бурения: достоинства и недостатки
К преимуществам роторных буровых установок можно отнести их высокую эффективность, маневренность, огромные экономические и практические преимущества использования. Итак, использование такого оборудования дает возможность бурить скважины на большую глубину независимо от твердости породы. Также немаловажным преимуществом является скорость работы и относительно невысокие затраты, обеспечивающие возможность бурения.
Как уже было сказано выше, бура может использоваться в любую погоду и в разных климатических условиях. При необходимости устройства свай для строительства небоскреба в городе данная технология является единственно возможной из-за минимального уровня шума по сравнению с другими методами бурения.
Что касается недостатков, то их не так уж и много:
- Из-за глинистости бурового раствора процесс изучения слоев почвы усложняется.
- Нельзя использовать, если земля на объекте замерзла.
- Изменение мощности во время бурения.
Заключение
Как видите, эффективность и важность роторных буровых установок трудно переоценить. Они активно участвуют в бурении скважин в различных отраслях промышленности и народном хозяйстве, а в современном строительстве такая техника совершенно незаменима.
Если небоскреб планируется возвести на мягком грунте, то только с применением технологии роторного бурения появляется возможность воплотить в жизнь разработанный архитекторами проект.
Роторные буровые установки
