Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач
Описывается необходимость разработки и создания опытного образца мобильного буро-аналитического комплекса (МБАК) для исследования верхней части геологического разреза. Приведены стадии разработки и испытаний опытного образца комплекса, даны технические характеристики и условия его применения. Описує...
Saved in:
| Published in: | Наука та інновації |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28067 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач / М.Г. Тиркель, Н.Н. Киселев, В.Ф. Филатов // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 6. — С. 52-58. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860238022152290304 |
|---|---|
| author | Тиркель, М.Г. Киселев, Н.Н. Филатов, В.Ф. |
| author_facet | Тиркель, М.Г. Киселев, Н.Н. Филатов, В.Ф. |
| citation_txt | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач / М.Г. Тиркель, Н.Н. Киселев, В.Ф. Филатов // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 6. — С. 52-58. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наука та інновації |
| description | Описывается необходимость разработки и создания опытного образца мобильного буро-аналитического комплекса (МБАК) для исследования верхней части геологического разреза. Приведены стадии разработки и испытаний опытного образца комплекса, даны технические характеристики и условия его применения.
Описується необхідність розробки і створення дослідного зразка мобільного буроаналітичного комплексу для дослідження верхньої частини геологічного розрізу. Наведено стадії розробки і випробувань дослідного зразка комплексу, надані технічні характеристики та умови застосування.
Necessity of development and creation of drilling-andanalytical complex test sample to study the top of geological section is described. Stages of the sample development and testing, technical characteristics and application conditions are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:26:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
52
Наука та інновації. 2009. Т. 5. № 6. С. 52—58.
© М.Г. ТИРКЕЛЬ, Н.Н. КИСЕЛЕВ, В.Ф. ФИЛАТОВ, 2009
М.Г. Тиркель, Н.Н. Киселев, В.Ф. Филатов
Украинский государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский
институт горной геологии, геомеханики и маркшейдерского дела НАН Украины, Донецк
РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО БУРОАНАЛИТИЧЕСКОГО
КОМПЛЕКСА С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
Описывается необходимость разработки и создания опытного образца мобильного буро-аналитического комп-
лекса (МБАК) для исследования верхней части геологического разреза. Приведены стадии разработки и испыта-
ний опытного образца комплекса, даны технические характеристики и условия его применения.
К л ю ч е в ы е с л о в а: геологический массив, скважина, бурение, исследование, буроаналитический комплекс.
В рамках выполнения представленного проекта
преследовалась цель создания мобильного буро-
аналитического комплекса, предназначенного для
бурения скважин малого диаметра, отбора образ-
цов породы с целью проведения аналитических
исследований их поэлементного состава, видеооб-
зора стенок сква жины телеметрическими средс-
твами и выполнения геофизических исследований
с последующей ком пьютерной обработкой данных
непосредствен но в полевых условиях.
Актуальность разработки обусловлена тем,
что традиционные методы изучения массива,
базирующиеся на данных геологической развед-
ки, не удовлетворяют требованиям начальной
геологической информации об изменениях ли-
тологического состава пород горного мас сива,
ослабленных и трещиноватых зон и замещения
пород. Достоверность выявления таких наруше-
ний по данным традиционного разведочного бу-
рения и геофизических работ с поверхности на
стадиях предварительной и детальной разведки
очень низкая.
Это объясняется недостаточной разрешаю-
щей способностью этих методов и отсутстви-
ем эффективного мобильного буроаналити-
ческого комплекса для решения задач инже-
нерной защиты территорий, охраны недр и
сооружений при использовании современных
технологий исследования скважин.
Поэтому разработка портативного, мобиль-
ного комплекса для исследования геологичес-
кого массива, включающего современные гео-
физические и аналитические методы и средс-
тва, своевременна и актуальна.
В процессе реализации проекта был выпол-
нен сбор, обобщение и анализ научной инфор-
мации относительно известных способов и
средств бурения скважин и исследования со-
стояния геологического массива, проведены
патентные исследования и определены бли-
жайшие по технической сути бурильные уста-
новки (см. табл. 1).
53Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
В результате анализа конструкционных осо-
бенностей современных мобильных бурильных
установок было разработано техническое зада-
ние (ТЗ) на создание нового буроаналитичес-
кого комплекса, в котором сформулированы
его основные функциональные параметры:
мобильность, эргономичность;
возможность выполнения работ в условиях
городской и промышленной застройки;
возможность работы от сети 220 В и от элек-
трогенератора;
способность в полевых условиях получать
информацию о характере геологического
массива с использованием телеметрических
и геофизических средств.
На основе утвержденного ТЗ с учетом нор-
мативных и патентных материалов был разра-
ботан эскизный проект МБАК. Комплекс со-
стоит из системы формирования и системы
исследования скважин (см. рис. 1), функциона-
ль но обособленного оборудования, что облег-
чает доставку, монтаж и эксплуатацию в поле-
вых условиях.
Система формирования предназначена для
бурения скважин малого диаметра 36—70 мм
на глубину до 15 м при шнековом бурении и
до 60 м при колонковом бурении.
Система исследования скважин предназна-
чена для:
Таблица 1
Технические характеристики бурильных установок
Наименование показателей
Мотобур
М-1
УКБ-12/25 УПБ-100
ББУ-ООО
«Опенок»
База Ручная опора Передвижная,
на прицепе
Рама Рама
Мощность привода, кВт 2,95 2,95 5,9 15,0
Усилие подачи, кН 0,1 4,0 6,0 15,0
Тип подающего механизма — Ручной канатный Гидравлика Гидравлика
Шнековое бурение:
диаметр, мм
глубина бурения, м
70,0
1,5—5,0
70,0
15,0
70,0
20,0
135,0
25,0
Колонковое бурение:
диаметр, мм
глубина бурения, м
тип бурильных труб
— 46,0
25,0
СБТ 38ХНМ
46,0
100,0
ЛБНТ-42
46,0
100,0 ЛБНТ-42
Насос для промывки:
тип
производительность, м3/ч
масса, кг
— НБ1-25/16
1,5
59,0
НБ1-25/16
1,5
59,0
НБ1-25/16
Угол наклона скважины, град. 0—90° 45—90° 60—90° 45—90°
Масса, кг
базовый вариант 16,5 110,0 460,0 1700,0
Приборы и оборудование для
исследования геологического
массива
— — — —
Рис. 1. Структурная схема МБАК
54 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
отбора образцов породы с целью анализа их
поэлементного состава;
обзора стенок скважин телеметрическими
средствами;
выполнения геофизических исследований
сква жин с компьютерной обработкой данных
непосредственно в полевых условиях.
Система формирования скважин, схемати-
чески представленная на рис. 2, а и рис. 3, со-
держит необходимые для выполнения этих ра-
бот средства механизации и оборудование.
Привод вращения 1 состоит из электродви-
гателя мощностью 3,4 кВт, напряжением 220
В и трехступенчатого редуктора, размещен-
ных в металлическом корпусе, на внешней
по верхности которого в торцевой его части с
одной стороны находится пульт управления
приводом вращения, а с другой — вал редук-
тора с внешней резьбой для того, чтобы на-
винчивать муфту переходников бурового инс-
трумента. В боковой части корпуса привода
вращения с одной стороны закреплена плас-
Рис. 2. Состав МБАК (а — система формирования сква-
жин; б — система исследования скважин): 1 — привод вра-
щения; 2 — электрогенератор; 3 — система очистки; 4 —
механизм подачи; 5 — система промывки; 6 — опорная
конс трукция; 7 — стойка; 8 — буровой инструмент; 9 —
телеметрическая система осмотра стенок; 10 — ноутбук;
11 — оборудование для геофизических исследований; 12 —
прибор для отбора проб б
10
12
119
свердловина
а
4
7
3 5
1
2 26
8
тина типа «ласточкин хвост», соединенная с
опорой механизма подачи 4, а с другой — ус-
тановлен переключатель оборотов. Осевой
ка нал привода вращения имеет штуцер для
подключения компрессора или насоса. Элек-
трогенератор 2 предназначен для обеспече-
ния электроэнергией привода вращения, ком-
прессора, водяного насоса и аппаратуры сис-
темы исследования скважин в полевых усло-
виях. Система очистки скважин 3 состоит из
компрессора РМ—3126 производительнос-
тью 25,2 м3/час, максимальным давлением
1,0 МПа, напряжением питания 220 В и на-
порных рукавов с элементами соединений
(хомуты и переходники). Механизм подачи 4
состоит из редуктора с рукояткой управле-
ния, закрепленного на стойке, нижней опор-
ной звездочки с защитным кожухом и подаю-
щей цепи, соединенной обоймой под пласти-
ну крепления привода вращения. К боковой
части обоймы закреплен кольцевой уровень,
служащий индикатором ее горизонтального
55Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Рис. 3. Система формирования скважин: а — бурильный станок; б — компрессор; в —
буровой инструмент; г — генератор; д — насос водяной
а
в
б
г
д
ной плиты с выдвижными элементами, раз-
мещенными в обоймах, жестко закрепленных
на опорной плите. Для переноса опорной
конструкции плита обеспечена рукоятками.
В центральной части опорной конструкции
закреплена гайка под болт фиксации стойки.
Стойка 7 состоит из двух трубчатых направ-
положения. Система промывки скважин 5 со-
стоит из винтового погружного насоса ЭВ-
ПБ-0,32-63У (номинальный напор — 100 м,
про изводительность — 0,5 л/с, напряжение
пи тания — 220 В) и напорных рукавов с эле-
ментами соединений (хомуты и переходни-
ки). Опорная конструкция 6 состоит из опор-
56 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
ляющих элементов и устройства распора. На-
правляющие элементы обеспечивают стаби-
лизацию перемещения обоймы крепления при-
вода вращения 1. Стойка 7 зафиксирована в
верхней части втулками механизма подачи, а
в нижней части — дюбельной подножкой с
регулирующими винтами. Нижний элемент
стойки 7 выполнен шарнирным. Комплект бу-
рового инструмента 8 включает шнеки, буриль-
Рис. 4. Схема системы исследования скважин: а — теле-
метрическая система обзора скважин; б — оборудование
для геофизических исследований; в — пробоотборник
а
в
Рис. 5. Испытание МБАК: а — бурение шнеками; б — ко-
лонковое бурение; в — изображение стенок скважин, по-
лученное с помощью телеметрической системы
а
б
в
б
57Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Таблица 2
Техническая характеристика МБАК
Наименование показателей Значение
База Опорная плита
Мощность привода, кВт 3,4
Усилие подачи, кН 4,0
Тип подающего механизма Ручной цепной
Шнековое бурение:
диаметр, мм
глубина бурения, м
70,0
15,0
Колонковое бурение:
диаметр, мм
глубина бурения, м
тип бурильных труб
59,0
60,0
ЛБНТ-24
ЛБНТ-42
Насос для промывки:
тип
производительность, м3/ч
масса, кг
ЭВПБ 0,32–63
0,5
12,0
Угол наклона скважины, град. 57,5–90о
Масса, кг (базовый вариант) 81,0
Приборы и оборудование для
исследования геологического
массива
ЭРП-1
ТСВС
Пробоотборник
Ноутбук
ные легкосплавные трубы ЛБНТ-42 ТУ41-01-
253-77, керноотборники, резцы и ко ронки твер-
до сп лав ные или алмазные, а также набор пере-
ходных муфт и ниппелей.
Система исследования скважины (см. рис. 2,
б и рис. 4) содержит телеметрическую систе-
му 9 обзора стенок скважин, ноутбук 10, обо-
рудование для геофизических исследо ваний
11 и устройство для отбора образцов пород
12. Телеметрическая система 9 обзора стенок
скважин состоит из блока питания и ТV-тю-
нера (блока управления) с USB-выходом на
ноутбук и видеокамеры, размещенной в гер-
метичном металлическом цилиндре, в тор-
цевой части которого установлены софиты
подсветки. Видеокамера и блок управления
объединены в единую систему кабельными
пе ремычками через разъемы. Ноутбук 10 обес-
печивает обработку в полевых условиях ин-
формации, получаемой в процессе исследо-
вания скважин, и обеспечен USB-порталом.
Оборудование для геофизических исследова-
ний 11 представлено прибором измерения элек-
т ропроводимости почвы ЭРП-1. Устройство
для отбора образцов пород 12 (проботботник)
состоит из кернорвателя, приемного стакана
с крышкой и коронки твердосплавной или
ал мазной.
По эскизному проекту изготовлен экспери-
ментальный образец МБАК с характеристи-
ками, представленными в табл. 2. Испытания
проведены на полигоне Приднепровской гео-
физической разведочной экспедиции. По ре-
зультатам испытаний, с учетом замечаний ко-
миссии, разработан комплект конструкторской
документации и изготовлен опытный образец
мобильного буроаналитического комплекса. В
соответствии с разработанной программой и
методикой проведены предварительные (за-
водские) и приемочные испытания комплек-
са. Приемочные испытания опытного образца
про ведены на территории горного отвода ОАО
«Лисичанская сода» г. Лисичанск Луганской
области (рис. 5). Комиссия дала положитель-
ную оценку комплексу и рекомендовала его к
промышленному внедрению.
Использование МБАК обеспечит решение
задач экологии, инженерной защиты террито-
рий, охраны недр и сооружений. Выполненная
работа имеет социальное и экономическое
значение, а ее актуальность заключается в со-
здании нового оборудования для обеспечения
оперативного, масштабного изучения геологи-
ческого массива.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заключний звіт про виконання НТП // Номер теми
1ИП/08, договір від 25.03.2008 / Номер держреєстра-
ції 0108U004056. — Донецьк, 2008. — 346 с.
58 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
М.Г. Тіркель, М.М. Кисельов, В.Ф. Філатов
РОЗРОБКА МОБІЛЬНОГО
БУРОАНАЛІТИЧНОГО КОМПЛЕКСУ
З ВИКОРИСТАННЯМ СУЧАСНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
ДОСЛІДЖЕННЯ СВЕРДЛОВИН
ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ГЕОЕКОЛОГІЧНИХ ЗАВДАНЬ
Описується необхідність розробки і створення дослідно-
го зразка мобільного буроаналітичного комплексу для до-
слідження верхньої частини геологічного розрізу. Наведено
стадії розробки і випробувань дослідного зразка комплексу,
надані технічні характеристики та умови застосування.
К л ю ч о в і с л о в а: геологічний масив, свердловина,
буріння, дослідження, буроаналітичний комплекс.
M.G. Tirkel, N.N. Kiselyov, V.F. Filatov
DEVELOPMENT OF MOBILE DRILLING-AND-
ANALYTICAL COMPLEX USING MODERN
RESEARCH TECHNOLOGIES
FOR GEOECOLOGY TASK SOLUTIONS
Necessity of development and creation of drilling-and-
analytical complex test sample to study the top of geological
section is described. Stages of the sample development and
testing, technical characteristics and application conditions
are presented.
K e y w o r d s: geologic massif, bore hole, drilling, investi-
gation, drilling-and-analytical complex.
Надійшла до редакції 14.04.09.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-28067 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1815-2066 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:26:16Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Тиркель, М.Г. Киселев, Н.Н. Филатов, В.Ф. 2011-10-27T12:54:19Z 2011-10-27T12:54:19Z 2009 Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач / М.Г. Тиркель, Н.Н. Киселев, В.Ф. Филатов // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 6. — С. 52-58. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin5.06.052 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28067 Описывается необходимость разработки и создания опытного образца мобильного буро-аналитического комплекса (МБАК) для исследования верхней части геологического разреза. Приведены стадии разработки и испытаний опытного образца комплекса, даны технические характеристики и условия его применения. Описується необхідність розробки і створення дослідного зразка мобільного буроаналітичного комплексу для дослідження верхньої частини геологічного розрізу. Наведено стадії розробки і випробувань дослідного зразка комплексу, надані технічні характеристики та умови застосування. Necessity of development and creation of drilling-andanalytical complex test sample to study the top of geological section is described. Stages of the sample development and testing, technical characteristics and application conditions are presented. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Наука та інновації Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач Розробка мобільного буроаналітичного комплексу з використанням сучасних технологій дослідження свердловин для вирішення геоекологічних завдань Development of mobile drilling-andanalytical complex using modern research technologies for geoecology task solutions Article published earlier |
| spellingShingle | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач Тиркель, М.Г. Киселев, Н.Н. Филатов, В.Ф. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| title | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач |
| title_alt | Розробка мобільного буроаналітичного комплексу з використанням сучасних технологій дослідження свердловин для вирішення геоекологічних завдань Development of mobile drilling-andanalytical complex using modern research technologies for geoecology task solutions |
| title_full | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач |
| title_fullStr | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач |
| title_full_unstemmed | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач |
| title_short | Разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач |
| title_sort | разработка мобильного буроаналитического комплекса с применением современных технологий исследования скважин для решения геоэкологических задач |
| topic | Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| topic_facet | Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28067 |
| work_keys_str_mv | AT tirkelʹmg razrabotkamobilʹnogoburoanalitičeskogokompleksasprimeneniemsovremennyhtehnologiiissledovaniâskvažindlârešeniâgeoékologičeskihzadač AT kiselevnn razrabotkamobilʹnogoburoanalitičeskogokompleksasprimeneniemsovremennyhtehnologiiissledovaniâskvažindlârešeniâgeoékologičeskihzadač AT filatovvf razrabotkamobilʹnogoburoanalitičeskogokompleksasprimeneniemsovremennyhtehnologiiissledovaniâskvažindlârešeniâgeoékologičeskihzadač AT tirkelʹmg rozrobkamobílʹnogoburoanalítičnogokompleksuzvikoristannâmsučasnihtehnologíidoslídžennâsverdlovindlâviríšennâgeoekologíčnihzavdanʹ AT kiselevnn rozrobkamobílʹnogoburoanalítičnogokompleksuzvikoristannâmsučasnihtehnologíidoslídžennâsverdlovindlâviríšennâgeoekologíčnihzavdanʹ AT filatovvf rozrobkamobílʹnogoburoanalítičnogokompleksuzvikoristannâmsučasnihtehnologíidoslídžennâsverdlovindlâviríšennâgeoekologíčnihzavdanʹ AT tirkelʹmg developmentofmobiledrillingandanalyticalcomplexusingmodernresearchtechnologiesforgeoecologytasksolutions AT kiselevnn developmentofmobiledrillingandanalyticalcomplexusingmodernresearchtechnologiesforgeoecologytasksolutions AT filatovvf developmentofmobiledrillingandanalyticalcomplexusingmodernresearchtechnologiesforgeoecologytasksolutions |