Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с вибрационными установками

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ

УДАРНО-КАНАТНЫМИ СТАНКАМИ

С ВИБРАЦИОННЫМИ УСТАНОВКАМИ

ВСН 388-87
Минмонтажспецстрой СССР
Министерство монтажных и специальных
строительных работ СССР
Москва 1988
РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ (кандидаты техн. наук В.В. ВЕРСТОВ, В.М. ЛУКИН и доктор техн. наук М.Г. ЦЕЙТЛИН) при участии организаций треста Промбурвод.
ВНЕСЕНЫ И ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным техническим управлением Минмонтажспецстроя СССР.
С введением в действие ВСН 388-87 "Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с вибрационными установками" утрачивают силу ВСН 388-77 и «Руководство по технологии ударно-канатного бурения скважин на воду с применением виброударных буровых снарядов" (ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1980).
Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР (Минмонтажспецстрой СССР)
Ведомственные строительные нормы
ВСН 388-87
Минмонтажспецстрой СССР

Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с вибрационными установками
Взамен
ВСН 388-77

ММСС СССР

Нормы распространяются на устройство скважин на воду глубиной до 150 м ударно-канатными станками с применением вибрационных установок, также на проектирование разведочных и эксплуатационных скважин на воду, бурение которых планируется осуществить ударно-канатным способом.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Бурение скважин на воду ударно-канатными станками с применением вибрационных установок следует применять в районах с недостаточной степенью изученности гидрогеологических условий, при устройстве скважин, закладываемых на слабонапорные и безнапорные подземные воды; в случае необходимости по ходу проходки раздельно опробовать водоносные горизонты разных уровней, а также в таких местах, где возникают сложности с обеспечением водой установок вращательного бурения.
1.2. Бурение скважин на воду с применением вибрационных установок следует осуществлять с использованием станков ударно-канатного бурения УГБ-3УК (УКС-22) и УГБ-4УК (УКС-30). В качестве вибрационных установок настоящие нормы предусматривают применение вибромолотов БВС-1, вибраторов ВПФ-1 и ВПФ-2, виброударных буровых снарядов ВС-1 и ВС-2, а также желонок ВЖ-1 и ВЖ-2 и вибрационного разгрузочного устройства ВР-1 (технические описания и характеристики вибрационных установок приведены в приложениях 1-5).
1.3. С применением вибромолота БВС-1 и вибраторов ВПФ-1 и ВПФ-2 производят посадку обсадных труб, извлечение промежуточных колонн в процессе обнажения фильтров, погружение фильтровых колонн с конусным башмаком-расширителем при одновременной засыпке гравия и бурении.
Вибромолот БВС-1 благодаря работе в эффективном виброударном режиме с натяжением рабочих пружин обладает высокой погружающей способностью при минимальных затратах времени на вспомогательные операции. Вибромолот позволяет в разнородных геологических условиях довести выход колонн в породы до 50-60 м, значительно увеличить скорость погружения труб, сократить количество переходов с желонирования на посадку, исключить отбор из скважины лишнего объема породы вследствие опережающей обсадки всей толщи водоносных песков, устранить операции по выравниванию торца безмуфтовых труб при их наращивании.
Внесены Главным техническим управлением Минмонтажспецстроя СССР
Утверждены Минмонтажспецстроем СССР
25 сентября 1987 г.
Срок введения в действие
1 апреля 1988 г.
Вибраторы ВПФ-1 и ВПФ-2 работают в наиболее эффективном для погружения труб в водонасыщенные породы вибрационном режиме. Вибраторы обеспечивают работу на забое скважины породоразрушающего инструмента или желонки с одновременным вибрационным погружением обсадной или фильтровой колонны, что повышает производительность труда и исключает возможность прихвата фильтровых колонн при их погружении с конусным башмаком-расширителем и параллельной засыпкой гравия. Наряду с этим в последнем случае вибрационное действие улучшает условия формирования гравийного фильтра, повышает производительность и долговечность скважины за счет уменьшения степени расслоения гравия, исключения его зависания и расширения контура укладки.
Применение свободного пружинного вибромолота БВС-1 и вибраторов с проходным отверстием ВПФ-1 и ВПФ-2 при устройстве скважин на воду ударно-канатными станками позволяет полностью отказаться от использования малопроизводительного забивного снаряда или задавливающей полиспастной системы и таким образом повысить годовую выработку на станок примерно в 1,5 раза и снизить расход обсадных труб на 25-30 %.
1.4. Бурение крепких пород осуществляют с использованием виброударных снарядов ВС-1 и ВС-2, позволяющих увеличить интенсивность динамического воздействия долота на забой и повысить эффективность использования энергии основного удара бурового снаряда. Работа ВС-1 и ВС-2 вследствие многократных ударных нагрузок, передаваемых на забой, обеспечивает усталостный характер разрушения породы, что дает возможность увеличить скорость ее проходки в 1,5-2 раза. При применении виброударных снарядов ВС-1 и ВС-2 в значительной степени исключается вероятность прихвата долота породой.
1.5. Виброударными желонками ВЖ-1 и ВЖ-2 осуществляют разработку соответственно связных пластичных грунтов и твердых глинистых пород, при проходке которых обычно используют попеременную работу на забое долота и клапанной желонки. С применением желонок ВЖ-1 и ВЖ-2 достигают ускорения бурения на 40-50 % вследствие того, что отпадает необходимость работы в одном интервале дважды разными инструментами, исключается операция по переворачиванию желонки для ее опорожнения, нет необходимости заливать на забой скважины воду.
1.6. Вибрационное разгрузочное устройство ВР-1 при опорожнении клапанных желонок от выбуренной породы позволяет сократить продолжительность разгрузки в 2-3 раза, улучшает условия техники безопасности и дает возможность транспортировать грунт в отвал на расстояние 3 м от устья скважины.

2. ВИБРОУДАРНАЯ ПОСАДКА ОБСАДНЫХ ТРУБ ВИБРОМОЛОТОМ БВС-1

2.1. Посадку обсадных труб вибромолотом БВС-1 (см. рекомендуемое приложение 1) можно производить в двух режимах при угловой скорости валов дебалансов не более 600 об/мин. Первый режим свободного вибромолота (без натяжения пружин) следует использовать при погружении кондукторных колонн. Второй (основной) режим с натяжением рабочих пружин необходимо применять при посадке последующих колонн труб. Натяжение пружин осуществляют отдельной лебедкой или талевой лебедкой бурового станка. Трубы диаметрами 273; 325; 377; 426 и 529 мм можно погружать как в режиме свободного беспружинного вибромолота, так и с натяжением рабочих пружин. Для забивки кондукторных колонн труб диаметром 630 мм в режиме свободного вибромолота необходимо демонтировать с ударной части вибромолота рабочие пружины.
2.2. При подготовке вибромолота к работе на буровой площадке необходимо выполнять следующие операции:
установить и закрепить на якоре (черт. 1) тяговую лебедку (в случае использования этой схемы работы расстояние между лебедкой и устьем скважины 20-25 м);
вырезать в кондукторной колонне отверстия таким образом, чтобы вертикальные нити троса проходили вдоль продольной оси скважины, и смонтировать в этих отверстиях оттяжные блоки (черт. 2) с серьгами;
закрепить трос (см. черт. 1) лебедки, пропущенный через уравнительный блок, на скобе ограничителя, затем соединить проушину ограничителя с рамой лебедки; нить троса с закрепленными на ее концах коушами пропустить через второй уравнительный блок и завести в оттяжные блоки, установленные на кондукторной колонне; после этого уравнительные блоки соединить между собой, а коуши троса закрепить на крюках тяговых балок вибромолота;
Схема расположения оборудования на буровой площадке

1 - якорь тяговой лебедки; 2 - тяговая лебедка; 3 - ограничитель натяжения троса; 4, 7 - тросы; 5, 6 - уравнительные блоки; 6 - оттяжной блок; 9 - пульт управления
Черт. 1
Схема работы вибромолота при посадке обсадных труб с натяжением рабочих пружин отдельной лебедкой

1 - мачта бурового станка; 2 - днище; 3 - забивная головка; 4 - ударный стакан; 5, 6, 7 - забиваемые трубы; 8 - тяговая лебедка; 9 - ограничитель натяжения троса; 10 - уравнительный блок; 11 - оттяжной блок; 12 - пульт управления; 13 - трос; 14 - вибромолот
Черт. 2
установить пульт управления (см. черт. 1) вибромолотом на расстоянии 5-6 м от рабочего места бурового мастера, затем подсоединить электродвигатели вибромолота и лебедки к пульту управления согласно электрической схеме.
Монтаж электрической схемы следует начинать с заводки кабеля КРПТ 3´35+1´10 вибромолота в пульт управления через отверстие 17 (черт. 3) в его задней стенке и крепления фазовых концов на трех первых слева контактах панели 13. Затем необходимо пропустить кабель КРПТ 3´6+1´4 лебедки через отверстие 16 в пульте и подсоединить его к четвертой, пятой и шестой клеммам панели 13. После этого следует закрепить концы заземления кабелей обоих электродвигателей на пятой и шестой клеммах панели 14.
Кабель КРПТ 3´2,5+1´1,5 от конечных выключателей необходимо ввести в пульт через отверстие 15. Затем провода от реле конечных выключателей (черт. 4), автоматически включающего и отключающего двигатель лебедки, следует подсоединить соответственно к первой и четвертой, ко второй и третьей клеммам панели 14 (см. черт. 3). После монтажа на панелях 13 и 14 кабелей вибромолота, лебедки и конечных выключателей необходимо подсоединить питающий кабель, площадь сечения каждой жилы которого должна быть не менее 35 мм2, к трем левым клеммам панели 1, пропустив его через отверстие 11 в задней стенке пульта. После закрепления провода заземления на четвертой клемме панели 1 следует закрыть его кожухом 4.
2.3. При использовании схемы работы вибромолота с натяжением рабочих пружин лебедкой бурового станка (черт. 5) необходимо:
установить раздвижную укосину между горизонтальной осью закрепленного на мачте кронштейна и кондукторной колонной;
смонтировать оттяжные блоки на кронштейне и кондукторной колонне;
закрепить трос длиной 20-22 м на крюках вибромолота