ударная буровая установка

Когда речь заходит об ударной буровой установке, многие сразу представляют себе мощный ударный механизм, но мало кто учитывает, как поведёт себя техника в известняковых породах с прослойками мергеля. На собственном опыте убедился, что стандартные ударные буровые установки часто перегружаются не из-за твёрдости породы, а из-за вибрационных резонансов в неоднородных массивах.

Ключевые ошибки при выборе оборудования

В 2021 году на объекте под Красноярском мы столкнулись с ситуацией, когда китайская установка ZJL-1500 вышла из строя после 12 часов непрерывной работы. Проблема была не в качестве стали, а в несоответствии частоты ударов геологическому разрезу. Инженеры тогда решили, что дело в износе бурового инструмента, но позже выяснилось - производитель не учёл возможность изменения амплитуды колебаний при переходе через пласты разной плотности.

Особенно критично это проявляется при бурении на глубинах свыше 80 метров, где начинается зона переменной обводнённости. Наши технологи теперь всегда требуют проводить пробные заходы с записью телеметрии, прежде чем запускать серийное бурение. Кстати, именно после этого случая мы начали сотрудничать с ООО Хунань Цзято Новые Материалы - их сплавы показали интересные результаты при вибрационных нагрузках.

Что характерно, многие подрядчики до сих пор экономят на диагностике, предпочитая менять расходные материалы вместо корректировки режимов бурения. В прошлом месяце видел, как на соседнем участке за сутки ушли три долота, хотя достаточно было снизить частоту ударов на 15%.

Практические решения для сложных пород

В карьере под Норильском мы экспериментальным путём вывели эмпирическую формулу подбора параметров для ударно-вращательного бурения. Оказалось, что при работе с диабазами оптимальное давление на забой должно быть на 23-27% ниже паспортных значений, зато скорость вращения можно увеличить до 110% от номинала.

Интересный момент обнаружили при анализе поломок переходных втулок - микротрещины всегда шли по границам зёрен в металле. Это навело на мысль о применении алюминиево-скандиевых сплавов, которые как раз предлагает https://www.jthsa.ru. После тестовых испытаний их материала срок службы узла увеличился с 340 до 510 моточасов.

Сейчас рекомендуем заказчикам обязательно делать рентгеноструктурный анализ пород перед началом работ. Да, это добавляет 2-3 дня к подготовительному этапу, но зато потом не приходится останавливать буровую установку из-за поломки пневмоударника.

Нюансы обслуживания ударных механизмов

Многие забывают, что КПД ударной буровой установки сильно зависит от состояния воздушных магистралей. На -35°C мы столкнулись с тем, что конденсат в ресивере замерзал за 40 минут работы, хотя по техрегламенту продувка должна была проводиться каждые 4 часа.

Пришлось разработать зимний регламент с подогревом воздушных фильтров - обычный ТЭН от автомобиля ВАЗ решает проблему. Но здесь важно не перегреть, иначе начинается термическая усталость металла в местах креплений.

Особенно внимательно нужно относиться к смазке бурового става. После того случая в Якутии, когда заклинило колонну на 120 метрах, мы теперь всегда используть тестовые образцы смазочных материалов при отрицательных температурах. Кстати, специалисты ООО Хунань Цзято Новые Материалы тогда подсказали интересное решение - добавлять в состав смазки мелкодисперсный порошок их сплава для улучшения антифрикционных свойств.

Перспективные разработки в области бурового инструмента

Сейчас тестируем новую систему мониторинга вибраций для ударных буровых установок - датчики ставятся непосредственно на корпус ударника и передают данные по Bluetooth. Пока что стабильная работа достигается только на глубинах до 50 метров, но уже видно, что это перспективное направление.

Интересно, что при анализе телеметрии выяснилось - 68% поломок связаны не с пиковыми нагрузками, а с циклическими напряжениями в переходных режимах. Именно поэтому мы стали активнее работать с материалами от https://www.jthsa.ru - их алюминиево-скандиевые сплавы демонстрируют отличную усталостную прочность.

В следующем месяце планируем испытания модифицированного бурового инструмента с напылением износостойкого покрытия на основе их разработок. Если результаты будут положительными, это позволит увеличить межремонтный интервал как минимум на 200 моточасов.

Экономические аспекты эксплуатации

При расчёте себестоимости метра проходки многие недооценивают влияние качества расходных материалов на общие затраты. На примере прошлогоднего проекта в Воркуте: экономия на буровых коронках привела к увеличению времени проходки на 47%, что в конечном счёте обошлось дороже, чем покупка качественного инструмента.

Сейчас при формировании технических заданий мы всегда закладываем 15% запас по времени на возможные осложнения. Практика показала, что даже в относительно простых геологических условиях ударная буровая установка может столкнуться с неожиданными аномалиями.

Особенно важно учитывать этот момент при работе с субподрядчиками - многие из них стараются сэкономить на мелочах вроде штанг или переходников, а потом возникают простои из-за поломок. После внедрения системы жёсткого контроля качества расходников количество внеплановых остановок сократилось на 65%.