Гидравлические буровые установки

Начнем публикацию с интересных фактов: оказывается, первые скважины были созданы приблизительно в 600 году до нашей эры в Китае. Использовали канатно-ударный способ — это было долго и требовало много сил. В настоящее время бурение является одной из развитых и востребованных отраслей. С его помощью добывают нефть, газ, воду, полезные ископаемые, а также используют в строительстве дорог и домов. Благодаря развитию технологий современное оборудование выполняет работу быстро и качественно. Рассмотрим, что такое гидравлическая буровая установка (далее ГБУ), ее особенности, правила эксплуатации и преимущества в сравнении с другими видами.

Что такое бурение и для чего оно нужно

Чтобы понять значение ГБУ, нужно знать, что такое бурение и какое оборудование используют при проведении работ. Под термином понимается разрушение грунта специальным оборудованием для создания скважины или забора материала на исследования. Бурение проводится тремя видами: горизонтально, вертикально и под углом.

Буровая установка — это комплексное оборудование стационарного или передвижного типа, предназначенное для создания скважин путем дробления пород. Установки, в зависимости от метода бурения и вида погружного элемента, разделяют на виды:

• колонковые;
• шнековые;
• роторные;
• шарошечные;
• пневмоударные;
• ударно-канатные;
• вращательные;
• вибрационные;
• гидравлические.

Нужный вид установки подбирают, исходя от цели применения, геологических и климатических условий.

Особенности ГБУ и сферы их применения

Как понятно из названия, бур в установке приводится во вращательно-вертикальное движение за счет гидравлики. При этом давление в приводе на нужном уровне сохраняется двигателем и маслонасосом, которые объединены друг с другом. Благодаря отсутствию лишних деталей установка имеет достаточно компактные размеры. Погружной инструмент ГБУ может быть шнековым, колонковым, пневмоударным, а также возможно бурение с промывкой воды.

Гидравлическая буровая установка позволяет бурить глубокие скважины с различным диаметром под любым углом даже в твердых породах, а также бывает как стационарной, так и передвижной. При втором варианте корпус ГБУ устанавливают вместо кузова грузовой машины или гусеничного транспорта. Выбор техники для монтажа ГБУ не ограничен: кроме рассмотренных популярных вариантов, установка может располагаться на тракторе, экскаваторе, погрузчике и т. д. При выборе передвижной техники важное условие, чтобы она имела гидравлическую систему.

Благодаря разнообразию видов погружного элемента, угла бурения и возможности применения практически во всех сфера ГБУ относятся к универсальным установкам.

Где используют установку:

• прокладывание электрокабелей под землей;
• создание скважин для опор под фундамент или при строительстве авто- и железных дорог;
• добыча технической или питьевой воды;
• исследование состава грунта;
• оформление дренажных систем.

Кроме этого, установку называют универсальной, так как она подходит для использования в труднодоступных местах, благодаря мобильности, и для пород разной твердости, за счет возможности регулировать давление и усилие в системе.

Устройство гидравлической буровой установки

Чтобы понять, за счет чего ГБУ бурит скважину, необходимо разобраться как устроена установка.

Для успешного выполнения буровых работ необходима колонна бурового инструмента. Как уже было рассмотрено выше, она может быть разных видов: колонковым, шнековым, шарошечным. От типа бура зависит для какой твердости породы можно использовать ГБУ, а также глубина и диаметр скважины. Дополнительно установка может быть укомплектована промывочной системой, которая удаляет с погружного элемента разрушенный грунт.

Далее обсудим за счет чего приходит в движение гидравлика, которая обеспечивает вращение шнека, коронки (у колонкового элемента) шарошек и угол создания скважины. Гидравлическую систему запускает генератор, двигатель и маслонасос. Дополнительно перечисленные элементы отвечают за освещение зоны, где создается скважина и обеспечивает энергией пульт управления.

Еще одна составляющая установки — мачта, к ней крепится вращатель и гидравлика. Сама мачта фиксируется к основному корпусу. Благодаря правильному распределению двигателя и мачты установку не опрокидывает в процессе работы, изменения наклона мачты или ее передвижения с одного места на другое.

И последний элемент — мобильность. Это может быть колесные шасси или гусеничный транспорт. Не забываем, что установка может быть и стационарной. Какую конструкцию выбрать: неподвижную или мобильную, а также на колесах или гусеничном ходу, зависит от вида планируемых работ.

При выборе ГБУ самое главное, на что обратить внимание — это погружной элемент. Каждый обладает разными характеристиками. Список важных параметров:

• какой глубины нужно оформить скважину;
• твердость пород на месте бурения;
• необходимый диаметр скважины.

Дополнительно учитывается, пробурить скважину требуется разово или периодически необходимо постепенно увеличивать глубину.

Виды ГБУ

Гидравлическая буровая установка по способу запуска погружного элемента делится на два вида:

1. Первая. Конструкция приводится в действие только за счет гидравлики, то есть за вращение и перемещение бура в глубину. Самая популярная модель такого типа УРБ 2А2, которую выпускают в различных модификациях.
2. Вторая. У данного вида гидравлика отвечает за движение мачты, а бур начинает вращаться за счет механического привода. Представителем такого вида установки является ПБУ-2.

Последний вариант выделяется большей продуктивностью, так как за счет механики бур быстрее погружается в грунт.

Отдельно выделим новинку ГБУ — это полностью автоматизированные гидравлические буровые установки. Несмотря на повышенную их стоимость, модели пользуются спросом. Самое главное их преимущество — высокая производительность, простота управления, минимум физических затрат и повышенная безопасность. Как понятно из названия, все процессы задаются и контролируются рабочим с помощью пульта, который расположен в кабине передвижной части установки.

По конструкции автоматизированные ГБУ немного отличаются от традиционных гидравлических установок. По-иному сделана мачта погружного устройства, в ней отсутствует лебедка, функцию которой выполняет усиленный гидроцилиндр. Дополнительно мачта имеет меньшую высоту. Также имеются турбинные захваты, с помощью зажимов они захватывают бурильную трубу и регулируют ее направление.

Особенности эксплуатации

Как мы уже рассмотрели, ГБУ является универсальной техникой. Чтобы ее использовать для создания скважины не в мягком, а твердом грунте, достаточно сменить ПРИ, например, алмазная коронка легко разрушит даже гранит. Но самый важный элемент в конструкции — это гидравлика, от ее мощности зависит скорость выполнения работ.

Для создания скважины необходимо запустить двигатель, подключенный к гидравлике. Далее за счет движения жидкости начинает вращаться выходной вал, а колонна с буровым элементом погружается в грунт.

Рассмотрим принцип работы гидравлических моделей немного подробнее. Погружная конструкция техники приводится в движение за счет жидкости, которая согласно закону Паскаля, равномерно распределяется по всей системе. Давление в гидравлическом приводе регулируется насосом. В результате после того, как установка будет запущена, за счет давления воды на движущие части конструкции, буровой элемент начинает вращаться и погружаться в грунт.

Рассмотрим основные правила и пункты эксплуатации ГБУ:

1. Прежде чем запустить новую установку, ознакомьтесь с инструкцией, даже если в учебном заведении у вас была высшая оценка. Одинаковые модели от разных производителей имеют свои нюансы в работе.
2. Задайте буровой установке нужные параметры. Они указаны в инструкции.
3. Соберите колонну бурового инструмента.
4. Запустите ГБУ и дайте повращаться буровому инструменту вхолостую. Это необходимо для того, чтобы в редукторе масло хорошо разогрелось, тогда оно станет менее вязким.
5. Если установка работает без нареканий, нет посторонних шумов, конструкция устойчива, приступайте к бурению.

При создании скважины следите за углом наклона мачты, незапланированный изгиб приведет к поломке.

Важно. Установка оснащена защитными датчиками. При достижении в процессе работы критических значений: начался более твердых грунт, а бур на это не рассчитан, перегрев элементов установки и т.д., то необходимо остановить бурение. В случае использования автоматизированной ГБУ, установка отключится самостоятельно. Кроме этого, чтобы установка прослужила долго, нужно регулярно проверять состояние уплотнителей и клапанов, а также загрязненность фильтров и количество жидкости в системе. Своевременное устранение неполадок снижают вероятность выхода гидравлики из строя, а также поломки погружного элемента.

Преимущества и недостатки ГБУ

Обсудим сначала все преимущества гидравлической буровой установки. К ним относят:

1. Размеры и небольшой вес при сравнении с другими видами. Благодаря этому технику легко транспортировать даже в труднодоступные места.
2. Большинство моделей оснащены промывочной системой, которая удаляет разрушенный материал с погружного элемента. В результате экономится время простоя установки, которого тратится больше при других методах очистки.
3. Регулирование угла наклона мачты, что позволяет создавать скважины вертикально, горизонтально или под наклоном.
4. Возможность сооружения скважины большой глубины (более 100 метров) и разного диаметра.
5. Высокая продуктивность, около 2 метров в глубину за 1 минуту. Гидравлика позволяет создать высокую скорость бурения, при этом стоит учитывать, что показатель зависит от того, какого вида используется бур.
6. Минимальные физические затраты, а если применяется автоматизированная ГБУ, то они практически равны нулю.
7. Высокая точность создания скважин, стенки которых не осыпаются.
8. Простота монтажа стационарной установки, а также наличие мобильных моделей, которые являются более востребованными.
9. Возможность плавно регулировать мощность гидравлической системы, за счет которой осуществляется создание скважин и зависит скорость работы. Благодаря плавности настроек снижается износ деталей, ремонт которых достаточно дорогой.
10. Малый износ комплектующих, при наличии промывной системы и своевременном техобслуживании конструкции.
11. Наличие защитных датчиков, которые срабатывают при достижении конструкцией критических отметок.
12. Установка не снижает производительность и не ломается при эксплуатации в высоких температурах и в холодном климате.
13. Автономность. Система работает от двигателя внутреннего сгорания, дополнительные источники питания не нужны. Это позволяет экономить, так как энергозатраты отсутствуют.
14. Высокая безопасность, благодаря точному бурению и плавному контроль мощности работы погружной конструкции.
15. Экологичность. Для работы гидравлической установки не используются химические вещества, а также нет вредных выбросов, которые опасны для окружающей среды.

Самый главный плюс, ГБУ подходит применения в различных сферах, от строительства и поиска воды до добычи нефти.

К минусам относят быстрый засор фильтров и жидкости, выход из строя уплотнителей. Если игнорировать регулярное обслуживание установки, то это приведет к поломке. Дополнительно срок службы установки зависит от качества используемого масла и жидкости, чем выше показатель, тем дороже они стоят. Также из-за большого количества гидравлических трубопроводов возникает сложность в обслуживании и ремонте установки.

Далее отдельно рассмотрим преимущества автоматизированной гидравлической установки. Самое важное — максимальная безопасность для рабочих. Сотрудник управляет процессом из кабины с помощью пульта, поэтому вероятность получения травм от погружного элемента самая минимальная, при условии соблюдения правил безопасности. Какие еще преимущества есть у автоматизированных ГБУ:

• не требуется физическая сила, вся работа управляется с пульта;
• более компактные размеры, позволяющие быстро установить и демонтировать стационарные модели;
• невысокая мачта, поэтому технику можно использовать для создания скважин под землей;
• возможность оформления скважин глубиной до 500 метров;
• экономия средств за счет меньшего количества сотрудников для управления установкой, кроме рабочего за пультом нужен персонал для смазки резьбовых соединений.

Самый главный минус — стоимость автоматизированной ГБУ. Есть и небольшие недостатки. При несоблюдении правил эксплуатации или незнаний особенности работы с пультом, установка быстро выходит из строя. В связи с этим требуется проводить жесткий отбор сотрудников с допуском к управлению ГБУ.

Критерии выбора ГБУ

Предприниматели решившие построить бизнес, связанный с буровыми работами, теряются в выборе установки. Рассмотрим на какие параметры обратить внимание. Самое главное — это цель использования скважины:

• добыча воды;
• изыскания для исследований;
• строительство авто и железных дорог;
• возведение фундамента;
• создание скважин для опорных столбов;
• поиск нефти, газа или подземных вод.

От того, для чего нужна техника, зависит какой глубины необходимо создать скважину и в плотности какого грунта она будет применяться. Чем мощнее установка и прочнее погружное устройство, тем выше его производительность.

Если работы планируется производить в труднодоступных местах или создавать скважины по всему краю, то потребуется малогабаритная, легкая и мобильная установка. Последнее, но не менее важное на что обратить внимание при выборе — режимы работы гидравлики и максимально допустимое давление в системе.

Небольшие советы с каким погружным элементом выбрать ГБУ в зависимости от глубины скважины:

1. До 30 метров. Используют шнековый инструмент.
2. До 40 метров. Можно применять гидравлику комбинированную с пневмоударной конструкцией.
3. До 80 метров. Выбирайте погружной элемент с твердосплавной коронкой.
4. Более 140 метров. Используют конструкцию с твердосплавными и алмазными коронками.

Виды погружного элемента перечислены без учета твердости пород, если разрушаемый материал очень плотный, например гранит, то применяют алмазные коронки.

Каких можно ждать изменений в ГБУ

Не забываем, что в настоящее время разрабатывают и модернизируют всю технику, не обошли стороной и гидравлические буровые установки. Основное направление по их улучшению — это усовершенствование автоматизации и управляемости установкой. Это позволит увеличить продуктивность, повысить безопасность, а главное снизить количество персонала, а это экономия средств.

В последнее время большое внимание уделено экологичности техники и предприятий. В связи с этим ведутся разработке по созданию более эффективных фильтров, а также использования биоразлагаемых жидкостей, которые будут применяться в гидравлике.

Заключение. Итак, что мы выяснили гидравлическая буровая установка привлекает внимание размерами, высокой производительностью и экономичностью, которая позволяет быстро окупиться, так как техника по стоимости достаточно дорогая. При этом ГБУ нуждается в регулярном обслуживании иначе гидравлика или главные элементы конструкции быстро выйдут из строя. При выборе автоматизированной модели необходимо обучить персонал как управлять установкой, чтобы избежать поломок и травм персонала.