В практике мирового бурового машиностроения проявляется тенденция к
межтипоразмерной унификации буровых установок, путем применения
одних и тех же узлов и агрегатов в установках смежных типоразмеров, что
уплотняет типоразмерные ряды и оптимизирует использование бурового
оборудования.
Так, в номенклатуру буровых установок
фирмы ВИРТ (Германия) входят три базовых модели с
грузоподъемностью 37 кН (B0A); 67 кН (B1A) и 100 кН (В2А). Одновременно фирма
выпускает три промежуточных модели В0А/В1А; В1А/В2А; В2А/ВЗА, которые оснащены
узлами и агрегатами установок смежных типоразмеров. Так, установка В01/В1А
включает в СБОЙ состав приводной блок от установки BOA и мачту с механизмом
подачи от установки В1А и все три установки могут комплектоваться одинаковыми
вращателями.
Фирма Jtag Celle (Германия) выпускает одиннадцать
моделей буровых установок с подвижным вращателем грузоподъемностью от 5G до 400
кН, но для их комплектации используется четыре типа вращателя, восемь типов
лебедки, четыре типа трубодержателя и десять типов мачт.
Межтиповая
унификация буровых установок при ограниченном производстве базового типоразмера
позволяет значительно расширить номенклатуру оборудования и полнее удовлетворить
запросы потребителей.
Отмеченная закономерность распространяется и на
совместную деятельность зарубежных фирм. Активизируется международное
научно-техническое сотрудничество по сборке буровой техники с подетальной и
технологической специализацией кооперированных производств и с дальнейшим
выходом на внутренние и внешние рынки. Совершенствование современных
гидрофицированных буровых установок в основном определяется достижениями
развитых стран в области основных комплектующих элементов благодаря
расширяющейся интеграции их применения передовыми фирмами вне зависимости от
страны производства.
Конструктивная схема шпиндельных станков
совершенствуется как в направлении создания смешанных гидромеханических
трансмиссий, так и повышения надежности составляющих станок элементов. Фирмы
отмечают целесообразность оснащения станков системами перекрепления зажимных
патронов без остановки вращения бурового снаряда и механизмами свинчивания и
развинчивания бурильных труб.
Другие направления развития
шпиндельных станков - это оснащение их электроприводами с регулируемой
скоростью вращения. При этом в конструкцию современной электроаппаратуры
внедряются электронные и микроэлектронные компоненты, включаемые в
программируемые контролеры, которые на основе последовательности
запрограммированных в них команд управляют разнообразными операциями в бурении.
Характерно, что уже в настоящее время поставка оборудования для электропривода
осуществляется в комплекте, включающем электродвигатели, регулирующие устройства
с микропроцессорами и вспомогательное коммутационное оборудование. Фирмы
отмечают, что механизация процессов бурения шпиндельных станков будет
достигаться не за счет повышения единичной мощности, а топливной экономичности,
совершенствования конструкции машин, улучшения управления рабочим процессом,
совмещения операций, повышения рабочих скоростей, маневренности,
быстродействия.
Автоматизация управления буровыми установками
Системы управления станков обеспечивали автоматическую установку параметров в зависимости от типов пород и их физико-механических характеристик информация о которых вводилась бурильщиком. Характерно, что эти параметры автоматически регулировались при отклонениях от заданного режима бурения или возникновении нестандартных ситуаций.
Другая роль микропроцессора заключается в выполнении расчетов различных операций и контроле их соответствия предельно установленным значениям.
Команда на выполнение той или иной функции задается нажатием кнопки на пульте, а микропроцессор оценивает возможность и целесообразность ее выполнения. Система электронного управления повышает безопасность работы и исключает возникновение аварийных ситуаций.
Благодаря микропроцессору автоматически выполняются контрольные тесты исправности в системе агрегатов и узлов установки. Применение автоматических систем контроля работы двигателя, трансмиссии и рабочих органов, объединение их в единый управляющий узел привело к появлению буровых установок, где функция оператора свелась к минимуму.
В основу совершенствования гидрофицированных буровых установок положена конструктивная схема с подвижным вращателем и гидроприводом рабочих органов. Динамично развиваются три типа гидроприводных установок с подвижным вращателем: низкомоментные высокооборотные для алмазного бурения, высокомоментные низкооборотные для бурения скважин большого диаметра и универсальные по методам бурения. Наблюдается тенденция повышения давления в гидросистемах буровых установок - в низкомоментных до 30 МПа, в универсальных до 20 МПа.
Развитие буровой техники для бурения инженерно-геологических скважин происходит за счет использования навесных агрегатов и приспособлений к гидрофицированным установкам, а также повышения их максимального крутящего момента и грузоподъемности для обеспечения возможности бурения полыми шнеками со съемным керноприемником.
Тенденции развития бурового оборудования для проходки гидрогеологических скважин тесно связаны с постоянно растущими потребностями в подземных видах различного назначения. Наиболее перспективной технологией бурения на воду является проходка скважин с использованием двойной концентрической колонны бурильных труб с выносом осколочных фракций горных пород по центральнмоу каналу внутренней трубы. Для этого способа используется специализированное буровое оборудование и инструмент: высокомоментные (600-1300 даН*м) буровые установки с подвижным вращателем, винтовые компрессоры производительностью 16 - 35 куб.м/мин и давлением 1,2-2,5 МПа, бесклапанные пневмоударники, рассчитанные на работу при давлении 1,4-2,4 МПа, двойные бурильные колонны наружным диаметром 114 и 127 мм (иногда используют колонны диаметром 89, 101, 130, 152 и 168 мм). Обычно при бурении на воду применяют пневмоударники диаметром от 112 до 220 мм с энергией удара от 36 до 268 даН м (от 360 до 2680 Дж) и ресурсом от 10 до 30 тыс. ч. Пневмоударники работают с частотой ударов 1000—1850 мин (-1).
