Буровые инструменты

Определение "Буровые инструменты" в словаре Брокгауза и Ефрона

Буровые инструменты — 1) Бур обыкновенный делается из железа с наконечником, наваренным сталью. Нижняя часть бура, длиной около 3 футов, есть собственно наконечник, которым делается скважина, а верхняя — стержень круглого или квадратного сечения, от 1 до 1¼ дюйма в стороне и длиной от 7 до 10 футов. Такие куски стержня называются штангами; они имеют на одном конце винт, а на другом гайку с винтовой нарезкой, которыми штанги свинчиваются и образуют стержень бура нужной длины. На верх стержня навинчивается голова со стременем, сквозь которое продевается цепь или канат, которыми можно подымать бур. Буровые наконечники бывают разных форм, смотря по грунту, в котором производится работа; они бывают трех главных видов: а) ложка; б) винтовые напорья и в) сверло или долото.

БУР РУЧНОЙ и БУРОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ.

а) Ложка (фиг. 9) или, как называют иногда — резак, это цилиндр из листового железа с шаровым дном и с боковой продольной скважиной сверху донизу, коей один край заострен; иной раз на конце ее делают винтовое напорье или же придают форму винта с острыми лопастями. Образцы грунта входят внутрь цилиндра и вместе с ним подымаются наверх.
б) Винтовые напорья (фиг. 1) делаются из железа и служат для разрыхления грунта, который затем вынимается ложкой.

в) Сверло или долото (фиг. 4) бывает стальное и разной формы: с плоским, прямым и уширенным острием, с несколькими пирамидальными остриями и т. д.; на верхнем конце нарезан винт для ввинчивания в штангу или приделано ухо для зацепления веревки.

2) Бур трубчатый (фиг. 5) со стальной (фиг. 10) или алмазной коронкой (фиг. 11) — это труба железная, длиной 15 футов, диаметром в 2½ дюйма, при толщине стенок в ¼ дюйма. Верхним концом, посредством переводной муфты, соединяется с трубчатыми штангами, а на нижнем конце имеет винтовую нарезку, на которую насаживается буровая коронка, имеющая соответствующую внутри резьбу. Нижний конец коронки толще остальной ее части на 2 линии; он сделан из литой стали, а в других случаях для более твердых пород, в эту стальную коронку вставляют от 8 до 12 черных алмазов, величиной от 2 до 3 линий. Алмазы вставляются так, что только незначительная часть их выступает вниз, иначе они сидят непрочно и выпадают; они должны выступать немного наружу и внутрь коронки, чтобы удерживать постоянно буровую трубу в свободном положении, а равно и находящийся в ней столбик проходимой буром породы; остальные алмазы разбуривают скважину. При 8 алмазах их надо осадить в коронке так: два алмаза по диаметру на внутренних краях коронки, а другие два на наружных, по диаметру перпендикулярному к предыдущему, затем остальные четыре алмаза между прежними, но посередине коронки. Промежутки между алмазами имеют вырезы, по которым проходит накачиваемая вода и уносит высверленную породу.

3) Желонка или черпак — самый простой Б. (фиг. 3), состоит из пустотелой цилиндрической трубы с заостренным нижним ее ободом и закрытым верхом, у подошвы коей на расстоянии 3 дюймов от низа сделан клапан. Инструмент этот служит для удаления из скважины грязи, или осколков камня, или частей грунта разбитого долотом. Он сделан из листового толстого железа от 1/12 до 1/6 дюйма, диаметром немного меньше, чем скважина, и длиной от 2 до 3 аршин. К верхнему концу приделана скоба, к которой привязывается канат непосредственно или же ранее к ней привинчивается несколько штанг для придания большего веса. Нижний обод или кольцо сделан из стали, снизу заострен с внутренней стороны кнаружи. Верхний край обода значительно шире; к нему приделан на шарнире клапан, обитый с нижней стороны толстой кожей, препятствующей прониканию воды, когда он закрывает отверстие. Если требуется вынимать вязкую глину или плывучий песок, ил и проч., то желонку следует опускать на штангах, чтобы она могла пройти до дна скважины; во всех остальных случаях ее опускают на канате. В Пенсильвании употребляются желонки с поршнем и называются поршневые, американские. Поршень прикреплен к крючку, длиной, равной длине желонки. Желонка внутри обточена, дабы поршень мог свободно двигаться в ней. На нижнем конце ее прикреплен клапан обыкновенного устройства. Для того, чтобы после опущения на дно скважины желонка не зарезалась в грунт наглухо, края ее внизу имеют прорезы, через которые накачивается грязь из скважины. Во время подъема желонки сначала поднимается поршень, всасывая за собой и грязь, когда же он поднимется доверху, тогда нижний клапан закроется, удерживая грязь до вынимания ее наружу.

4) Ножницы. — Лучшим инструментом этого рода считаются ножницы Эйэнгаузена, сделанные наподобие двух удлиненных цепных звеньев, двигающихся одно в другом. К верхней части одного звена прикреплена деревянная штанга или канат, а к нижней части другого звена — ударная часть с долотом. Ножницы употребляются при бурении преимущественно в Америке; размеры их зависят от размеров скважины. Длина хода или прореза бывает от 12 до 18 дюймов, а ширина ножниц на 1 дюйм меньше диаметра скважины. В последнее время ножницы приспособлены к бурению по системе Фовеля, которая, при небольшом диаметре скважины и не особенно твердом грунте, может быть применена удачно.
5) Штанги бывают железные и деревянные: а) железные (фиг. 12) имеют утолщения, под которые подкладываются вилки и ключ (фиг. 13) при их подъеме.

Толщина их зависит от размера бурового инструмента. Делаются они реже из круглого и чаще из квадратного железа с винтовыми нарезами изнутри и снаружи для взаимного соединения. Для небольших скважин делают из ¾ квадратного железа и толщина их доходит до 1¼ и редко до 1½ дюйма. Длина штанг бывает от 10 до 25 футов; б) деревянные делаются как можно длиннее, так как соединение их стоит дорого, а потому короче 28 футов не делают, а бывают и в 40 футов. Употребляемый для выделки их лес должен быть прямой, лучшего качества, например лиственница, не гниющая в воде, затем сосна, ясень и т. д. Деревянные штанги делают круглые, диаметром от 2 до 3 дюймов. Соединения окрыляются особыми замками, состоящими из двух железных полуцилиндров, обхватывающих соединение штанг на длине 2 или 2½ ф ута, привинчиваемых к ним винтами. Применение деревянных штанг, при больших скважинах, выгодно потому, что они в воде очень легки для подъема, и не бывает примера разрыва подъемного каната, что так часто случается при железных штангах. Будучи легкими, дают более ясное понятие о величине подымаемого ими, хотя бы и с большой глубины, груза. Железные штанги выделываются и полыми для случаев, когда скважину предполагают чистить водой. В прежнее время употребляли для этого газовые трубы, но они при работах на большой глубине оказались в винтовых нарезах непрочными, почему начали делать более толстые трубы, которые бы лучше прежних сопротивлялись скручиванию, и теперь придают стенкам их толщину в ½ дюйма, при диаметре в 2 дюйма снаружи. В местах соединений наружные их части пригоняются гладко, а зато уменьшается до ½ дюйма внутренний диаметр. Несмотря на все это, на большой глубине резьба оказалась соединением слабым и трубы не выдержали своего веса. После этого начали приготовлять эти же трубы из литой стали, но и они не выдержали большого давления и портились в местах нарезов. Стальные трубы, соединенные муфтами, дали гораздо лучшие результаты. Инженер Фаук предложил железные трубы, в которых не допускает никакого ослабления их стенок нарезкой, для чего припаивает к ним муфты, на которых после и делает нарезку для соединения их между собой. Штанги эти оказались прочными на глубине 200 саженей, причем они легче и дешевле стальных.

Изобретенные Заксом буровые штанги с шарниром соединяют в себе достоинства каната и штанги, но на практике не имеют большого применения, потому что, несмотря на кажущиеся достоинства, обращение с ними неудобно и затруднительно, что, в свою очередь, влияет на успешность работы. Буровые или ударные штанги бывают с клиновым и с винтовым замком. Назначение их состоит в увеличении веса долота, к которому они прикрепляются возможно лучшим способом, клином или винтом. Первый способ употребляется для скважин большего диаметра, второй, наоборот, — для скважин малого диаметра. Длина ударной штанги зависит от диаметра скважины, веса долота и своего собственного диаметра; бывает от 6 до 24 футов и весит от 15 до 20 пудов. Чем больше скважина, тем короче и толще ударная штанга.

Штанговые ключи (фиг. 13) должны быть утолщены в тех местах, которые обхватывают штанги, концы же могут быть тоньше и всегда круглые.

Штанговые клещи (фиг. 14) для свинчивания полых штанг имеют один конец большой, загнутый полукругом, другой совершенно короткий, как для газовых труб.

Штанговые вилки (фиг. 15) служат для поддержания штанг при подъеме и спуске их в скважину.

Штанговые ручки (фиг. 16), загнутые кверху и сделанные из круглого железа, предпочитаются перед другими. Это — обоймица с шарниром, с двумя по концам ручками и нажимным винтом.

6) Уравнительный винт (фиг. 17) служит для точного уравнения и удлинения штанг в пределах 20 дюймов и вместе с тем для спуска штанг во время работы. Верхним концом соединяется с рычагом, а к нижнему прикреплена штанга.

7) Долото с ударными штангами соединяется посредством клина или винта; первое соединение удобно для скважины диаметром более 10 дюймов, второе — при меньшем диаметре. Самая лучшая форма долота (фиг. 18), это равносторонний треугольник, у которого нижняя грань острая, плоская, а две боковые — дуги круга.

К вершине этого треугольника, или лезвия долота, приделан стержень с кольцом и шипом, на котором или сделано отверстие для клина, или винтовая нарезка. Толщина лезвия долота и стержня зависит от степени твердости разбиваемого грунта. Высота шипа равна ⅓ диаметра его, а этот последний, для скважины диаметром от 7 до 10 дюймов, делается в 3 дюйма, а для скважины 4 дюйма в диаметре — в 2 дюйма. Долота выделываются из железа, насталенные для пород мягких, а из твердой закаленной стали — для скалистых грунтов. Хорошие долота должны иметь широкие и прочные кольца при замках, для увеличения опорной площади. Острие долота должно быть горизонтально. Закаливание долота производится следующим образом: раскаленное долото подвешивают, и сосуд с водой ставят таким образом, чтобы уши долота погрузились в воду — от 1½ до 2 дюймов; спустя 5 или 10 минут долото может быть охлаждено все. Для мягких пород долота употребляются тонкие и острые, а для твердых — с толстыми лезвиями и ушами.

8) Расширитель, как показывает само название, служит для расширения скважин. При вращательном бурении употребляется для этого обыкновенное косое долото, а при ударном — расширитель Кинда (фиг. 19).

Этот расширитель помещается между ударной штангой и долотом. В средней части его, более утолщенной, на болте вращаются 2 стальных резца. Верхняя круглая часть инструмента обхвачена спиральной пружиной, помещающейся между двумя кольцами; к верхнему прикреплены два стержня, которые другим концом соединены шарнирным болтом с резцами. Нижнее кольцо, нажимное, сообщает пружине нужную упругость. Когда приступают к работе, резцы стягивают веревочкой и осторожно опускают в скважину. Когда расширитель дойдет до дна, веревка от удара лопается и раскрывшиеся резцы обуривают скважину. Между обсадными трубами и нерасширенным местом должно быть некоторое расстояние — без чего резцы не раскроются. Кроме того, очень хорошие расширители изобретены Фауком и Фишером с приспособлением для проведения через них воды.

9) Открытый бурав — это железный цилиндр со стенками толщиной ½ —¾ д юйма, к которому внизу прикреплено заклепками стальное винтовое перо. После нескольких оборотов острие начнет зарезать землю, которая войдет в цилиндр по винтовому перу. Если грунт песчаный, сыпучий, то вместо этого инструмента опускают видоизмененную желонку, закрытую внизу стальным винтовым пером (фиг. 20).

10) Хомут (фиг. 21) для удержания предохранительных труб при их опускании состоит из двух деревянных брусков, шириной 6 и толщиной 3 дюйма, в которых в каждом вырезан полукруг диаметром, равным диаметру трубы, и свинчиваемых двумя болтами после обхвата ими железной трубы.

11) Направляющие корзинки (фиг. 22) употребляются всегда при бурении скважин большого диаметра для правильного направления ударной штанги, на которой обыкновенно укрепляются в 2, а иногда и в 3 ряда по высоте. Наружный диаметр направляющей корзинки должен быть всегда на 2 дюйма меньше ширины долота. Они делаются каждая из четырех полос железных, выгнутых наподобие скоб с загнутыми концами, которыми посредством обоймицы укреплены на ударной штанге. Таким образом приготовленные полосы укрепляются к штанге накрест.

12) Свободнопадающие инструменты: а) Фабиана (фиг. 23) — это самый простой, самый старый и вместе с тем наиболее употребительный из этого рода приборов; одинаково пригоден как для скважин большого, так и малого диаметра, а равно и для различного рода грунтов.

Верхняя часть его, патрон, сделан из целого куска круглого железа или стали с винтовым нарезом, посредством которого соединяется со штангами, и для большей прочности на нижней части сделано утолщение. В общем прибор состоит: из патрона, прикрепленного к штангам, и падающей части, т. е. долота, ударной штанги и штока. В патроне по всей его высоте сделано два, а иногда и четыре вертикальных прореза, имеющих вверху уширения, сделанные таким образом, что при опускании патрона клин, закрепленный в верхней части штока, заставляет патрон повернутся налево настолько, что при подъеме патрона клин обопрется на зубцах и подымет с собой падающий шток прибора вместе с ударной штангой и долотом; затем, во время наивысшего подъема, от быстрого поворота штанги направо ключником клин с зубцов соскользнет, и долото с ударной штангой свободно упадет на дно скважины. Зубцы и клин делаются из стали, причем первые прикрепляются с левой стороны прорезов.
б) Кинда (фиг. 24) — этот прибор тоже один из самых старых; в нем ударная часть падает автоматически, а потому при большой глубине скважины он очень удобен.

Сбрасывание падающей части прибора а происходит, вследствие поднятия кружка б, который посредством железных полос в соединен с кольцом г и клином д. При подъеме кружка б ловильные щипцы ж нажимаются наверху кольцом г друг к другу, отчего они внизу разойдутся и позволят нижней части а свободно упасть. Поднятие кружка б происходит от давления на него воды в скважине снизу, при опускании инструмента, и, наоборот, при подъеме инструмента вода давит сверху на кружок б и препятствует раскрытию щипцов ж. Когда инструмент поднимется до верху, т. е. когда произойдет удар балансира об брус станка, вода при опускании начнет давить снизу и от сильного удара балансира об брус давление это увеличится, отчего щипцы ж раскроются и нижняя часть а упадет. Продолжая опускаться и дойдя до самого низкого положения инструмента, щипцы, будучи все время раскрытыми, захватят головку нижней части а и, как только прибор начнет подниматься, закроются тотчас, так как вода в скважине начнет давить сверху. Боковые стенки прибора соединены с ним вверху клиньями, а внизу направляющим клином з.

Кроме вышеописанных свободнопадающих инструментов, имеются — Цобеля, так же автоматически сбрасывающий долото, но устройством прочнее предыдущего; инструменты — Шпарре, Фаука и др.

Э. Ф.