Пилопридушення під час буріння свердловин.

Повітряно-водяна суміш на станках (мал. 4) утворюється при подачі води до потоку стисненого повітря і розпиленню її на дрібні краплі.

Малюнок 4. Станок буріння свердловин СБШ-250МНА-32.

Гідропневматична система станка СБШ-250МНА-32 (мал. 5) призначена для винесення породи або руди зі свердловини повітряно-водяною сумішшю, охолодження долот, а також пилопридушення і видалення бурової дрібниці від устя свердловини. Основними вузлами системи є гвинтова компресорна установка 10 типу 7ВВ-32/8 (мал. 7) або поршньові компресорні установки виробництва фірми «Крупп» (Німеччина), насосні установки 5, 7 для закачування води в бак 1 і подачі її в систему пиловидалення і пневмопроводів.

Вода в бак 1 закачується насосом 5 через фільтр 21. Насос 5 перед запуском заповнюється водою при відкритому крані 3 і закритому крані 4. Після заливки води кран 3 закривається. Бак обладнаний дренажним краном 23 і краном зливу води 2. Стискання атмосферного повітря здійснюється гвинтвою компресорною установкою 10. При цьому стиснене повітря через звороний і регулювальний клапани 16, ежектор 17 надходить до бурового ставу. Управління клапаном 16 здійснюється регулятором байпасної панелі 14 наступним чином. Повітря від регулятора продуктивності компресорної установки, проходячи фільтр очистки повітря 12, надходить до стабілізатору тиску 13 і далі до байпасної панелі 14.

Зливання конденсату, що утворюється в трубопроводах здійснюється відкривання вентилю 15.

Малюнок 5. Принципова гідропневматична схема пилопридушення повітряно-водяною сумішшю на стнаках СБШ-250 МНА-32: 1 – бак з електронагрівачем для води ємністю 2,8 м³; 2 – кран зливу води; 3, 4, 6, 8, 9; 20; 22 - водяні крани; 5, 7 – насоси; 10 – гвинтова компресорна установка; 11. 12 – фільтри очистки повітря; 13 – стабілізатор тиску повітря; 14 – байпасна панель; 15 – вентиль зливу конденсату трубопроводу; 16 – клапани зворотний та регулювання; 17 – ежектор; 18 – манометр насоса; 19 – вентиль, який регулює подачу води; 21 – водяний фільтр; 23 – дренажний кран; 24 – вентилятр «Проходка-500-2М».

Для вприскування води в повітряний потік встановлений насос 7. Забирання насосом води з баку 1 здійснюється при відкритому крані 22 і закритих кранах 6,8, 4. Подача води регулюється вентилем 19, при цьому кран 20 закритий. Тиск насосу контролюється манометром 18. Продувка насосу 7 з метою видалення залишків води і обігріввання перед запуском здійснюється при відкритих кранах 6, 8, 9 і 4. Отдув бурової дрібниці від свердловини здійснюється вентилятором 24. В якості вентилятора застосовується осьовий вентилятор «Проходка 500-2М» (мал. 6). Підіймання насадки при переїзді здійснюється гідроциліндром, через трос-тягу, а опускається насадок за рахунок власної ваги.

Малюнок 6. Установка для отдування бурової дрібниці; 1 – повітропровід; 2 – дифузор; 3 - хомут; 4 – захисний кожух; 5 – вентилятор; 6 – циліндр для підйому; 7 – трос-тяга; 8 – конічна насадка.

Рисунок 7. Гвинтовий компресор 7ВВ-32/8 станка СБШ-250МНА-32: 1 – чавунний корпус; 2 – муфта асинхронного двигуна; 3 - швидкохідний вал; 4 - ведений вал; 5 – опорні роликопідшипники; 6 – спарені упорні кулькові підшипники; 7 – порожнина для зливу масла; 8 – гідро-ущільнення.

Гвинтовий компресор 7ВВ-32/8 (мал. 7) є маслонаповненим (для стискання 1 м³ повітря необхідно 6 м³ масла). Він складається з чавунного корпусу 1, який має горизонтальний роз’єм. Від асинхронного електродвигуна через муфту 2 обертання отримує швидкохідний вал 3, який має чотири зуби. Він передає обертання на ведений вал 4, який має шість западин. Вали встановлені на чотирьох опорних роликопідшипниках 5. Для сприйняття осьових зусиль, що виникають під час роботи компресора, з боку нагнітання встановлені спарені упорні кулькові підшипники 6. Порожнина 7 призначена для зливу масла. З боку нагнітання для запобігання витоків масла і повітря передбачається гідравлічне ущільнення 8.

Компресор встановлюється на рамі-баку (V=630 л), всередині якого знаходиться масловідділювач (див. мал. 8). В нього заливається 250 л масла влітку індустріального І-50А, і взимку веретенне АУ. Для покращення корозійних і антипінних властивостей в масло додають різні присадки.

В призабійному просторі суміш створює факел з крапель, які зтикаються з пиловими частинками. Вихроутворення підвищує ймовірність стикання пилових частинок з краплями води. Змочування і коагуляція пилу продовжуються під час руху продуктів буріння по затрубному простору. Шлам від устя видаляється повітряним потоком, який створюється вентилятором, що встановлюється на станку в 1,1-1,5 м від свердловини. Частинки, змочені водою, випадають з потоку і осідають на поверхні уступу на деякій відстані від свердловини.

Малюнок 8. Рама-бак гвинтового компресору 7ВВ-32/8.

Витрата води на пилоподавлення кг/м або (кг/с) може бути визначена за однієї з наступних формул:

= (6.1)

= (6.2)

де:

– діаметр свердловини, м;

– густина буримих порід, кг/м³;

оптимальна вологість бурової дрібниці з урахуванням злипнення, %;

– природна вологість буримих порід, %;

– швидкість буріння свердловини, м/с.

Для підвищення змочуваних властивостей води можна застосовувати добавки поверхнево-активних речовин (ПАР), які знижують поверхневе натяжіння води, покращують її змочуючу здатність і диспергування.

Так Інститутом Гірничої Справи ім. О.О. Скочинського запропоновано застосування водорозчинну присадку НДІНП-17, яка складається з екстракту селективної очистки трансформаторного масла з додаванням антикоррозійних, емульсійних і поверхнево-активних речовин. Присадка в об’ємі 0,3-0,5% додається до води і утворює з нею емульсію, яка разом з повітрям у вигляді повітряно-емульсійної суміші надається до вибою свердловини.

Незважаючи на високу ефективність пилопридушення, (табл. 6.1) застосування повітряно-водяної суміші має наступні недоліки: можливість зниження стійкості долот, обмеження щодо застосування води в зимовий час і можливості руйнування устя, а в деяких випадках і всієї свердловини.

Способи пилопридушення під час буріння. Таблиця 6.1.