Вибрационное бурение

Вибрационное бурение — это способ, при котором бурение производится посредством передачи вибрационных или виброударных нагрузок, совместно с осевым усилием веса инструмента, породоразрушающему инструменту.

Данный способ применяется для бурения мягких и рыхлых пород.

На рисунке представлена простейшая схема механизма выполняющего вибрационное бурение. Как видно, вибромолот состоит из двух валов с эксцентриковыми дебалансами внутри и электромотора, который подключается с помощью кабеля к источнику электроэнергии. Также существуют вибраторы с приводом через гибкий вал от двигателя внутреннего сгорания. По сути, вибромолот — это вибратор, имеющий ограничитель колебаний в виде наголовника с наковальней. От электромотора, при помощи клино-ременной понижающей передачи вращение передается одному из валов. Валы связаны между собой шестеренным синхронизатором. Весь механизм помещен в корпус, и подвешен на крюк талевой системы. В нижней части корпуса вибратор присоединяется к бурильным трубам.

Эффективность вибрационного бурения в большей степени зависит от массы вибропогружателя, момента эксцентриков, частоты и амплитуды колебаний. С возрастанием амплитуды скорость вибробурения увеличивается.

В процессе бурения глубина скважины увеличивается, при этом растет вес бурильной колонны, кроме того, увеличивается её упругость. В результате этого снижается амплитуда колебаний породоразрушающего инструмента, и непрерывно уменьшается скорость бурения. В связи с этим, глубина бурения скважин поверхностными вибраторами не превышает 25 — 30 м.

Более глубокие скважины можно бурить, только с помощью погружных вибраторов. Поскольку вибромеханизм находится над породоразрушающим инструментом, скорость бурения, при увеличении глубины скважины не снижается, или снижается по другим причинам. Погружной вибратор спускается в скважину на кабельканате, что исключает применение бурильных труб и ускоряет спускоподъемные операции.

Если при вибрационном бурении инструменту придается вращение, то подобный вид бурения называется вибровращательным, это позволяет бурить и крепкие породы.

Существует два вида вибробурения:

— вибрационное, при котором породоразрушающему инструменту передаются синусоидальные колебания;

— виброударное — инструменту сообщаются ударные импульсы высокой частоты.

Чаще применяется виброударное бурение.

В качестве породоразрушающего инструмента при вибробурении применяются:

— виброзонд;

— грунтонос;

— виброжелонка.

Для бурения вибрационным методом, также используются специальные самоходные буровые установки на базе автомобилей (реже на базе трактора или прицепа) с собственным источником энергопитания. Такие установки могут использовать, в качестве вспомогательного способа, ударное бурение.