Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М
В статье приведены результаты разработки и использования нового технологического оборудования, обеспечивающего снижение трудоемкости и непроизвольных затрат времени на бурение подводных скважин глубиной до 50 м установками УМБ-130М. У статті приведені результати розробки та використання нового техно...
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63202 |
| 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: | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М / О.И. Калиниченко, А.В. Хохуля, И.А. Сокол // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 51-55. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859645329722310656 |
|---|---|
| author | Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Сокол, И.А. |
| author_facet | Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Сокол, И.А. |
| citation_txt | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М / О.И. Калиниченко, А.В. Хохуля, И.А. Сокол // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 51-55. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | В статье приведены результаты разработки и использования нового технологического оборудования, обеспечивающего снижение трудоемкости и непроизвольных затрат времени на бурение подводных скважин глубиной до 50 м установками УМБ-130М.
У статті приведені результати розробки та використання нового технологічного обладнання, що забезпечує зниження трудомісткості та мимовільних витрат часу на буріння підводних свердловин глибиною до 50 м установками УМБ-130М.
The article describes results of development and application of new technological equipment that secures reduction of labour-intensiveness and time overhead needed for drilling of the underwater holes with up to 50 meters depths using “UMB-130M” unit.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:26:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
51
УДК 622.24.085
О. И. Калиниченко, докт. техн. наук, А. В. Хохуля, И. А. Сокол
Донецкий национальный технический университет (ДонНТУ), г. Донецк,
Украина
ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
МНОГОРЕЙСОВОГО БУРЕНИЯ ПОДВОДНЫХ СКВАЖИН
УСТАНОВКАМИ УМБ-130М
В статье приведены результаты разработки и использования нового технологического обо-
рудования, обеспечивающего снижение трудоемкости и непроизвольных затрат времени на бурение
подводных скважин глубиной до 50 м установками УМБ-130М.
Ключевые слова: много рейсовое бурение, стабилизирующая опора, погружной гидроударный
буровой снаряд.
Для отечественного морского бурового производства избирательность технической базы
бурения подводных скважин глубиной до 50 м расширена за счет установок УМБ-130М [1, 2].
Принципиальной особенностью установок является возможность поинтервальной проходки
скважины на основе комбинированной схемы разрушения осадков:
· отбор керна на заданном
интервале, за счет ударно-
вибрационного погружения бурового
снаряда (ПБС) в осадки;
· размыв обрушенных пород
на ранее пройденном участке
скважины (проходка без отбора керна).
При этом в цикле
технологических операций бурения
применение УМБ-130М не
предусматривает закрепление ствола
обсадными трубами. Учитывая
забортный вариант исполнения УМБ-
130М, для эксплуатации установки не
требуется такое оборудование как
буровая вышка, буровой станок,
труборазворот, бурильные и обсадные
трубы, емкости для приготовления,
хранения и очистки бурового раствора
и др. Эта особенность обуславливает
возможность применять УМБ-130М
для производства буровых работ с
неспециализированных судов
(спасательные суда, морские буксиры
и т.д.).
В состав установки (рис. 1)
входит погружной гидроударный
буровой снаряд (ПБС) с грузовым
переходником 8, придонное основание с
направляющей воронкой для
стабилизации ПБС в вертикальном
положении, система канатов, связывающих судно и придонное основание через ролики Г-образных
опорных стоек 6 и 7, жестко прикрепленных к планширю фальшборту судна. По функциональному
назначению опоры 6 относятся к направляющим, а опора 7 является грузовой. На конце грузового каната
Рис. 1. Принципиальная схема установки УМБ-130М: 1 –
буровой насос; 2 – регулировочный вентиль; 3 – буровая
лебедка; 4 – грузовая лебедка; 5 – кронштейн: 6 – опор-
ные стойки; 7 грузовая стойка; 8 – грузовой переходник;
9 – нагнетательный шланг; 10 – трос буровой лебедки;
11 – трос грузовой лебедки; 12 – капроновые скобы-
подвязки; а) – вид на борт; б) – вид сбоку с сечением па-
лубы судна
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
52
11, пропущенного через ролик грузовой стойки 7 закрепляется груз, который обеспечивает постоянное
натяжение направляющих ветвей грузового каната с компенсацией его длины при перемещениях судна.
Для выполнения спуско-подъемных операций (СПО) необходимый перечень
грузоподъемного оборудования установки включает: буровую планетарную лебедку 3, которая через
трос 10 обеспечивает выполнение СПО при работе с ПБС, и грузовую лебедку 4 для спуска и
подъема донного основания.
Рабочая жидкость для привода гидроударного механизма подается по нагнетательному
шлангу 9 буровым насосом 1. Расход жидкости, подаваемой в ПБС, регулируется вентилем 2,
располагаемым в нагнетательной линии обвязки насоса.
Центрация ПБС относительно оси скважины при выполнении СПО обеспечивается
раскрывающимся хомутом, который свободно перемещается по направляющим ветвям каната 11. В
начале операции спуска хомут располагается на выдвижном кронштейне 5. При перемещении
кронштейна (втягивании в сторону палубы) происходит освобождение хомута, который перемещаясь
по корпусу ПБС, опускается до упора в башмак или ограничительный уступ на колонковом наборе
ПБС. При контакте с направляющей воронкой хомут останавливается, а снаряд продолжает
перемещение вниз до заданной глубины внедрения. При глубине отбора проб, превышающей уровень
входа грузового переходника в воронку опоры, канат 10 и шланг 9 соединяются подвязками из
тонкого капронового каната.
После углубки на длину рейса буровой насос отключается ПБС и вместе с хомутом
поднимается вверх. Хомут фиксируется на кронштейне. Открытием полустворки хомута буровой
снаряд освобождается и с помощью грузовой стрелы и буровой лебедки перемещается на рабочую
палубу. В дальнейшем снаряд укладывается на опорные подставки для обработки колонкового набора.
За период 2003 – 2010 г. в акваториях Черного и Азовского морей установкой УМБ-130М
пробурены сотни скважин глубиной от 20 до 45 м. По сравнению с традиционной схемой проходки
таких скважин стационарными буровыми станками вращательного бурения со специализированных
буровых судов, использование УМБ-130М обеспечило более чем 3-х кратное увеличение
производительности и рентабельности рассматриваемой области морского бурового производства .
По итогам предварительного этапа испытаний применение УМБ-130М позволило также значительно
повысить качество отбора проб, обеспечив выход керна 95–98%. По сравнению с традиционно
используемым вращательным способом отбора инженерно-геологических проб в рыхлых породах
этот показатель вырос более чем на 30% при сохранении высокой механической скорости бурения.
Вместе с тем, как показывает опыт, эксплуатационно-технические возможности установки
при реализации используемой схемы бурения могут быть существенно улучшены. Наиболее
трудоемкими и затратными во времени являются операции спуска бурового снаряда с подвязкой
шланга к канату, а также работы по размещению и обработке ПБС на палубе [1]. Причем последняя
операция, из-за ограниченных размеров площадок палубы в определенной степени противоречит
нормативным требованиям безопасного ведения работ.
В табл. 1 показаны данные обработки хронометражных наблюдений, накопленных в процессе
бурения скважин ИГ1, ИГ2 и ИГ3 глубиной по 30 м на Субботинском нефтегазовом месторождении в
Черном море, где толща воды составляла 50–55 м.
Таблица 1. Обобщенные затраты времени (T, мин) и трудоемкость выполнения операций (N,
чел/операция) на бурение интервала скважины (4 м)
Средние затраты времени на выполнение процесса бурения по операциям
Операция T N
· Подъем и перемещение бурового снаряда за борт, и закрепление его в хомуте 3 4
· Спуск бурового снаряда с подвязкой шланга к канату
(по средним данным проходки интервала 12 -35м)
24 4
· Подъем бурового снаряда с перемещением на палубу 7 4
· Горизонтальное размещение ПБС на опорные подставки + извлечение керно-
приемной трубы + керна
3+7
+15
4
Всего 59 4
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
53
В таблице не учтено время непосредственного бурения, которое определялось механической
скоростью ( мехV ) проходки конкретного типа пород и способом их разрушения. Среднее значение
мехV с отбором керна по плотным илам находилось в пределах 2,6…2,8 м/мин; по пескам – 0,9–
1,6 м/мин; по глинам средней плотности и плотным - 0,4…0,9 м/мин. Показатели проходки
интервалов скважины с гидроразмывом пород: ил с Rd (до20%) – 0,5–0,8 мин/м; супесь – 1,3–
1,5 мин/м; песок – 1,4–2,0 мин/м; песок плотный с включением Rd (до 10%) – 3,5–3,6 мин/м; глина
пластичная – 1,6–1,8 мин/м; глина плотная – 10–12 мин/м.
В соответствии с приведенными данными, в балансе времени на выполнение
обеспечивающих операций, более 40% затрачивается на подвязку шланга к канату при спуске ПБС в
скважину. Более 42% – это время размещения ПБС на палубе для обработки колонкового набора и
извлечение керна. При этом для выполнения работ задействуется не менее 4 человек.
Поэтому вполне закономерным стал поиск решений, направленных на совершенствование
технологических приемов при эксплуатации установки УМБ-130М.
Как буровые, так и большинство неспециализированных судов отличаются весьма
ограниченными рабочими площадками, как правило, только вдоль борта. В такой ситуации для
повышения технико-экономических показателей при одновременном соблюдении уровня
безопасности труда и снижении трудоемкости работ, связанных, прежде всего, с размещением ПБС
на палубе для извлечения керна, разборки, сборки и ремонта элементов ПБС наиболее
целесообразным является направление, в основе которого лежит механизация соответствующих
приемов в выделенной выше технологической операции.
На рис. 2 показана схема технического решения в виде комплекса оборудования для
выполнения палубных работ с ПБС на площадке вдоль борта судна.
Рис. 2. План размещения разработанного технологического оборудования установки УМБ-130М: 1 –
кантователь; 2, 3, 4, 5 – опорные подставки; 6 – колонковый набор ПБС; 7 – Гидроударник ПБС; 8 –
извлеченная керноприемная труба; а – схема вертикального перемещения ПБС после освобождения
из хомута; б – горизонтальное положение ПБС на опорных подставках
В комплект оборудования входит кантователь 1, раскрывающийся хомут которого установлен
на вращающемся в вертикальной плоскости валу, и четыре подставки 2-5, закрепляемые на планшире
фальшборта. Узлы выполнены откидными с переводом их в рабочее положение на этапе размещения
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
54
ПБС на палубе. Манипуляции с ПБС, связанные с размещением бурового снаряда горизонтально на
подставках или установка его вертикально для выноса за борт судна, обеспечиваются с помощью
буровой лебедки. Учитывая неодинаковость уровня планширя фальшборта по отношению к
поверхности палубы, для обеспечения горизонтальности укладки ПБС, опорные планки подставок
выполнены с возможностью изменения высоты с помощью регулировочных винтов.
Исходя из опыта работы с такого типа оборудованием, затраты времени, связанные с обработкой
ПБС в процессе подготовительно-заключительных операций, а также трудоемкость этих работ могут
быть снижены не менее чем в 1,5 - 2 раза, при весьма высоком уровне безопасности труда. Одновременно
расширяются рамки погодных условий, нормированных для выполнения буровых работ.
В отношении соединения каната и нагнетательного шланга, то задача разработки заключалась
как в уменьшении количества скоб-подвязок, так и повышении надежности соединений, за счет
исключения их «сползания» вдоль троса.
Схема инженерного решения приведена на рис. 3. Здесь, вместо традиционных капроновых скоб-
подвязок, с интервалом крепления 2 м по длине троса, предусмотрена более жесткая система
согласования длины шланга и троса в процессе спуска и подъема ПБС. К двум-трем «юбкам» шлангового
соединения (первые от ПБС) привариваются опорные разрезные цилиндры 3. На расстоянии,
соответствующему уровню шлангового соединения в тросе делается прокол, в который заводится мягкая
стальная проволока диаметром 2 - 3 мм. По периметру сечения троса с усилием укладываются 5-6 витков
проволоки 2; выполняется второй прокол в торосе, в который заводится свободный конец проволоки. При
спуске ПБС, трос заводится в прорезь цилиндра 3 с опорой на проволочную навивку.
С помощью двух скоб 1 (капроновых подвязок), устанавливаемых непосредственно над и
ниже цилиндра 3 обеспечивается страховка троса от
выхода его из прорези цилиндра. Принятое решение
оправдало себя в процессе бурения скважин с буровых
судов «Диабаз» и «Триас» на шельфе Вьетнама.
Удельные затраты времени на страховочную подвязку
(4 шт. на 20 м) составили 0,2 мин/м, вместо 0,8 мин/м
(8-10 шт. на 20 м) при использовании традиционных
скоб-подвязок. Причем, если раньше в процессе
бурения основная часть скоб-подвязок обрывалась или
«сползала» к ПБС, что затрудняло процесс извлечения
снаряда через патрубок донного основания, то
применение нового крепления полностью исключило
нарушение связи троса и шланга.
Исходя из полученных производственных
данных и опыта работы с устройствами аналогичного
назначения [3], разработанное дополнительное
технологическое оборудование и новая схема связи
шланга и троса, являются средством роста технико-
экономических показателей бурения скважин
установками УМБ-130М, за счет сокращения (более
чем в 1.5 раза) затрат времени на выполнение спуско-
подъемных операций и обработки ПБС на палубе
судна. При этом с одной стороны значительно
повышаются эргономические показатели
производства, с другой - обеспечивает достаточно
высокий уровень безопасности труда, при
одновременном расширении метеорологического
диапазона использования судов при выполнении
буровых работ.
У статті приведені результати розробки та використання нового технологічного обладнан-
ня, що забезпечує зниження трудомісткості та мимовільних витрат часу на буріння підводних
свердловин глибиною до 50 м установками УМБ-130М.
Ключові слова: багато рейсове буріння, стабілізуюча опора, заглибний гідроударний буровий
снаряд.
Рис. 3. Новая схема связи троса буровой
лебедки и нагнетательного шланга
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
55
The article describes results of development and application of new technological equipment that se-
cures reduction of labour-intensiveness and time overhead needed for drilling of the underwater holes with
up to 50 meters depths using “UMB-130M” unit.
Key words: long-run drilling, stabilize foot, submersible hydraulic hammer drilling projectile.
Литература
1. Калиниченко О. И., Зыбинский П. В., Каракозов А. А. Гидроударные буровые снаряды и
установки для бурения скважин на шельфе.- Донецк: «Вебер» (Донецкое отделение), 2007. –
276 с.
2. Калиниченко О. И., Каракозов А. А., Зыбинский П. В. Новые технические средства и
технология поинтервального бурения инженерно-геологических скважин на шельфе.//Труды
ДонГТУ. Серия Горно-геологическая. – Донецк. – 2001. – Вып. 36. – С. 14–148.
3. Калиниченко О.И. Разработка комплекса технологического оборудования для однорейсовой
проходки подводных скважин. //Науковий вісник. №7, Національного гірничого університету.
Науково технічний журнал Дніпропетровськ, 2009. С. 45 – 50.
Поступила 16.06.11
УДК 622.233.4
А. А. Игнатов, Н. В. Герасименко
Государственный ВУЗ «Национальный горный университет», г. Днепропетровск, Украина
КОМБИНИРОВАННОЕ ШАРОШЕЧНО-ЦЕПНОЕ ДОЛОТО
Приведены краткие сведения по конструкции различных типов шарошечных долот. Описаны
некоторые возможные технические решения новых моделей породоразрушающего инструмента.
Детально рассмотрены особенности комбинированных шарошечно-цепных долот. Показана пер-
спективность их применения.
Ключевые слова: шарошечное долото, система опоры, механизм разрушения,зубчатая цепь,
горная порода, подшипник скольжения.
Введение
Породоразрушающий инструмент, применяемый при проходке скважин, характеризуется
большим разнообразием, как по своей конструкции, так и по условиям применения. Конструктивные
и иные особенности породоразрушающего инструмента во многом определяются глубиной скважины
и ее назначением. Из всей номенклатуры породоразрушающего инструмента для проходки скважин
различного назначения шарошечные долота можно считать, пожалуй, самым главным и наиболее
распространенным. Шарошечные долота, как по конструкции, так и по технологии изготовления,
являются самым сложным из всего инструмента для бурения скважин [1].
В машиностроении трудно найти аналогичный инструмент, условия, работы которого были бы
такими же сложными и практически неконтролируемыми, как у буровых шарошечных долот.
Значительная энергоемкость разрушения горных пород влечет за собой высокую степень энергетической
загруженности элементов конструкции долот, в особенности опор шарошек.
Поэтому, одной из основных причин выхода долот из строя является разрушение опорных
подшипников. С целью устранения указанного недостатка был начат выпуск шарошечных дисковых
долот [2].
В отличие от обычных шарошечных долот, дисковые позволяют при одном и том же диаметре
долота разместить более мощные опоры. Кроме того, диски долот вращаются вокруг своей оси с числом
оборотов значительно меньшим числа оборотов шарошек обычных долот, что положительно сказывается
на стойкости их опор и позволяет увеличить их работоспособность.
Усиление опорного узла открыло путь к дальнейшему совершенствованию дисковых
шарошечных долот в направлении увеличения их рабочей площади. Это было реализовано в
конструкции дискового цепного долота [3], которая характеризуется следующим. В лапах такого
долота закреплены две оси – верхняя и нижняя, на которых размещены звездочки и зубчатые диски
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63202 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2223-3938 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:26:39Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Сокол, И.А. 2014-05-30T18:41:34Z 2014-05-30T18:41:34Z 2011 Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М / О.И. Калиниченко, А.В. Хохуля, И.А. Сокол // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 51-55. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63202 622.24.085 В статье приведены результаты разработки и использования нового технологического оборудования, обеспечивающего снижение трудоемкости и непроизвольных затрат времени на бурение подводных скважин глубиной до 50 м установками УМБ-130М. У статті приведені результати розробки та використання нового технологічного обладнання, що забезпечує зниження трудомісткості та мимовільних витрат часу на буріння підводних свердловин глибиною до 50 м установками УМБ-130М. The article describes results of development and application of new technological equipment that secures reduction of labour-intensiveness and time overhead needed for drilling of the underwater holes with up to 50 meters depths using “UMB-130M” unit. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М Article published earlier |
| spellingShingle | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М Калиниченко, О.И. Хохуля, А.В. Сокол, И.А. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М |
| title_full | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М |
| title_fullStr | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М |
| title_full_unstemmed | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М |
| title_short | Повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками УМБ-130М |
| title_sort | повышение технико-экономических показателей многорейсового бурения подводных скважин установками умб-130м |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63202 |
| work_keys_str_mv | AT kaliničenkooi povyšenietehnikoékonomičeskihpokazateleimnogoreisovogobureniâpodvodnyhskvažinustanovkamiumb130m AT hohulâav povyšenietehnikoékonomičeskihpokazateleimnogoreisovogobureniâpodvodnyhskvažinustanovkamiumb130m AT sokolia povyšenietehnikoékonomičeskihpokazateleimnogoreisovogobureniâpodvodnyhskvažinustanovkamiumb130m |