Бурение шахтных стволов в СССР: история и недавний опыт

Опубликовано в офисе Института горного дела и металлургии. 1984,

А. Агарков

Новые технологии бурения, Спецшатабурение Донецк, СССР.

Е. Леоненко

Новые технологии бурения, Спецшатабурение Донецк, СССРГ. Мюллер

Установки фирмы WIRTH Эркеленц, Федеративная Республика Германии

Перевод: Гусева Г.Г.

Аннотация

Документ охватывает развитие советской промышленности бурения шахтных стволов, рассматривая использование различных установок с 1936 по настоящее время. Особое внимание уделяется установкам WIRTH типа L 35 типов и основные моменты из опыта последних лет, рассматривая опыт бурения более 25 шахт в ходе последнего десятилетия. Документ содержит описание стандартного процесса бурения, операций, используемых сегодня, и достигнутые результаты, в том числе учет основных обширных операций.

Также объясняются цели советской специальной буровой компании вместе с Виртом в развитии управляемых устройствах бурения, на которые может рассчитывать буровая промышленность. Приводятся первые результаты промышленных испытаний и применения таких устройств.

1. ВВЕДЕНИЕ

Компания Спецшатобурение (SSB), расположенных в Донецкой, СССР, была создана в 1966 году для удовлетворения огромного необходимости в постройке шахт угольной промышленности Советского Союза и особенно в Украине, на угольных шахтах Донецкой области. С 1978 года, при первых прямых контактах, между SSB и WIRTH, эти предприятия проявили тягу к сотрудничеству и начали развивать отношения, что объяснялось стремлением обеих сторон к преодолению препятствий, возникающих в связи с переходом от "скважин большого диаметра" к "бурению шахтных стволов". Такой переход был основан на глубокой вовлеченности WIRTH в разработку машин для бурения стволов шахт.

WIRTH начала свою производственную программу буровых станков и установок для бурения шахтных стволов, и в 1964 году было начато строительство первого бурового станка. Сегодня предложение на буровые станки WIRTH охватывает диаметры от 6 м шириной и до 1 000 м глубиной. Эта программа была расширена за счет разработки первой бурильной машины, построенной в настоящее время для диаметров от 4,5м до 8,20м. Эти машины были использованы на более чем 40 проектов бурения стволов по всему миру; общей протяженностью более 12 км.

Максимальные размеры ствола, разработанные к настоящему времени, являются 8,20м в диаметре и глубиной 705м, использованные при бурении ствола «Люмершид» в Готтельборне в Германии. Развитие перевозимых гидравлических буровых станков, было логическим шагом в дальнейшем развитии машин фирмы WIRTH, и два практических испытания на угольных шахтах в Германии показали осуществимость этой концепции. Последние испытания на «Генрихе Роберте» в 1983 году были прокомментированы следующим образом: "Ствол «Генриха Роберта» в настоящее время успешно завершен, он был пройден до глубины 165 м (540 футов) за 64 дня. Максимальные показатели 7 м /сутки (23 фута в сутки), в среднем 2,5 м /сутки (8 футов в сутки) и 18 м в неделю (59 футов в неделю)».

Хотя эти средние темпы соответствуют только двум третям темпов, достигнутых при разработке нового Серебряного ствола, имейте в виду, что мы сравниваем первое использование прототипа машины с рекордной производительностью, с помощью традиционных методов. Работа должна считаться выдающимся успехом, на мой взгляд.

Производственная программа WIRTH завершается буровыми установками, типа L, из которых 14 установок были построены в течение последних 10 лет; 10 из них более или менее постоянно эксплуатируются в СССР.

Сотрудничество между Спецшахтобурение, как крупнейшим подрядчиком бурения шахтных стволов в мире, с одной стороны, и WIRTH, единственный производитель в настоящее время, который производит полный спектр оборудования для всех буровых стволов, обеспечивает дальнейшее развитие всей отрасли бурения стволов .

2. ИСТОРИЯ бурения шахтных стволов в СССР

Бурение ствола впервые было произведено в СССР в 1938 году с помощью использования роторных буровых установок. Максимальный диаметр бурения составил 2,4м, также была пробурена пилот-скважина диаметром 600мм и 6 отверстий по 300 мм каждое. На глубине от 30 до 100 м в общей сложности было пробурено 7 отверстий.

После перерыва, вызванного войной, буровые установки роторного типа начали использовать снова в 1947 году. В 1956 году, первая специально построенная установка для бурения шахтных стволов, типа УКБ-3.6 была построена и введена в эксплуатацию, так как изменение установок нефтяного месторождения, ранее использовавшихся, не отвечало требованиям. Эта машина позволяет получить керн Зм в диаметре и 5м в длину весом 100 тонн из бурения диаметром 3,6м.

В первое время, только с помощью этой машины можно было проделать такую большую скважину в скале неустойчивых пород методом бурения. УКБ-3.6 пробурено 3 ствола общей глубиной 1300м, максимальной глубиной 605м, а наиболее высокий результат 153м/месяц. На Всемирной выставке 1958 в Брюсселе, эта установка была удостоена золотой медали.

В конце 5Ох годов, было начато бурение шахтных стволов установками USTM-6.2 и USTM-7.5/8.75 , они были введены в эксплуатацию в первый раз в 1962 году. Машиной этого типа пробурено 4 ствола диаметрами 6,2м и 7,5м, которые до сих пор используется в качестве основных стволов. Общая глубина 4 стволов составила 1600 м.

В то же время в нефтяную промышленность были введены в эксплуатацию так называемые RTB-единицы (установки реактивно-турбинного бурения). Установка реактивно-турбинного бурения включала до 5 турбо-дрелей смонтированных на общей платформе, которая поворачивается за счет реактивного момента, чтобы каждая турбо-дрель имела свой собственный путь резания. Этот порядок, по-прежнему, широко используется в СССР, несмотря на свои ограниченные технические возможности. Оптимальное бурение 940м диаметром 2,4м, было достигнуто при максимальной глубине 1220м и 1,2м в диаметре. Максимальный диаметр бурения устья ствола составил 5,5м. При диаметре 3,2 м была достигнута глубина 640 м, а при 4 м диаметра - 450 м. Между 1970 и 1980 годами, установкой RTB было пробурено в общей сложности 50 км.

С 1981 года в СССР были включены в работу 10 эрлифтных буровых установок типа: L 35, L 35K и L 35 М от фирмы WIRTH с диаметром до 4,7м и максимальной глубине 700 м с внутренним диаметром вала 3,5м.

На сегодняшний день существуют и разрабатываются в общей сложности 25 шахт общей глубиной 9636 м. Максимально достигнутая глубина одной из шахт - 748 м.

В настоящее время эти установки используются в Украине, в районе Ростова, в Караганде и в районе Новокузнецка. Установку L 35 использовали в 1981 и 1982 годах впервые, L 35 К начали применять в 1984 и 1985 годах, в то время как три установки L 35 М начали буровые работы только в 1986 и 1987 годах.

© 2010 Гусева Галина Геннадиевна