Оптимизация и модернизация процесса бурения на роторной буровой установке: адаптация к различным геологически эффективным практическим решениям для бурения и подъема.

При строительстве различных свайных фундаментов, таких как мосты высокоскоростных железных дорог, фундаменты зданий и муниципальные железнодорожные линии, качество и эффективность бурения роторными буровыми установками напрямую определяют сроки строительства, соответствие несущей способности свайного фундамента требованиям и общую стоимость строительства. Геологические условия в разных районах строительства сильно различаются, и распределение слоев мягких грунтов, песчано-галечных отложений, выветренных пород, твердых пород и карстовых комплексов различно. Традиционная технология бурения с однократным затвердеванием подвержена ряду строительных проблем, таких как заклинивание бурового инструмента, обрушение стенок скважины, чрезмерное заиливание, серьезный износ бурового инструмента и т. д. С постоянным повышением требований к качеству и эффективности инфраструктурных проектов, усовершенствованное строительство, стандартизированное бурение и снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание стали основными требованиями к строительству свайных фундаментов. Оптимизация процесса бурения роторными буровыми установками с учетом различных геологических условий, подбор уникальных параметров бурения, выбор бурового инструмента и меры поддержки строительства являются ключевыми факторами обеспечения стабильного качества бурения, постоянного повышения эффективности бурения и снижения потерь на доработку.

Текущее состояние отрасли строительства свайных фундаментов: сложные и изменчивые геологические условия вынуждают к итеративной оптимизации технологии бурения.

Современные строительные площадки для возведения свайных фундаментов в стране охватывают широкий спектр сложных и разнообразных ландшафтов, форм рельефа и геологических структур. Большинство строительных площадок не представляют собой однородную геологическую структуру, а состоят из многослойных, чередующихся геологических образований со значительными различиями в твердости, плотности и проницаемости между верхними и нижними слоями. Традиционное строительство с использованием роторных буровых установок часто зависит от опыта операторов в настройке скорости бурения, крутящего момента и скорости подъема бурового раствора, при этом стандарты процесса и высокая эксплуатационная гибкость непостоянны. В мягких грунтах часто возникают такие проблемы, как перебуривание, уменьшение диаметра, нарушение целостности и обрушение стенок скважины. В песчано-гравийных формациях часто возникают такие проблемы, как утечка бурового раствора, обрушение скважины и затрудненный отвод шлака. В твердых горных породах часто возникают такие проблемы, как медленное бурение, обрушение зубьев буровой установки, застревание и засыпание бурового раствора. Недостаточная адаптивность процесса не только значительно снижает общую эффективность бурения, но и легко приводит к дефектам качества, таким как отклонение от вертикальности скважины и чрезмерная толщина осадочного слоя. Последующая переделка и исправление дефектов требуют много времени и трудозатрат, а также дополнительных строительных материалов. оборудование Затраты на техническое обслуживание и оплату труда серьезно ограничивают своевременное и качественное выполнение проектов по устройству свайных фундаментов. Отрасли срочно необходимо внедрить специализированные планы оптимизации процесса геологического бурения.

Оптимизация технологий для мягких грунтов и илистых отложений: обеспечение устойчивости защиты скважин и стенок как основной подход, постоянный и постепенный прогресс для уменьшения нарушений.

Мягкие и илистые грунты — это геологические условия, характеризующиеся мягкостью почвы, высокой влажностью, рыхлой структурой и низкой несущей способностью. При бурении роторной буровой установкой наиболее вероятны такие проблемы, как усадка стенок скважины, обрушение скважины и чрезмерное возмущение грунта на дне скважины. Основная задача бурения — стабилизация стенок скважины, уменьшение возмущения грунта и обеспечение беспрепятственного выноса грунта. В процессе оптимизации необходимо отказаться от привычки к быстрому и агрессивному бурению и перейти к режиму бурения с низкой скоростью, низким крутящим моментом и постоянной скоростью, а также медленным продвижением. Глубина каждого этапа бурения должна строго контролироваться, чтобы предотвратить чрезмерное возмущение окружающего грунта, вызванное однократным давлением буровой штанги. Необходимо синхронизировать оптимизацию параметров соотношения бурового раствора, соответствующим образом увеличить скорость образования коллоидов и вязкость бурового раствора, повысить несущую способность стенок скважины, сформировать плотную глинистую пленку на поверхности стенок скважины, предотвратить инфильтрацию грунтовых вод и обрушение стенок скважины из источника.

Выбор бурового инструмента подходит для двухдонного легкого ковша для песка, который использует методы быстрого бурения на небольшой глубине и удаления грунта, чтобы сократить время нахождения бурового ковша в скважине и избежать длительной эксплуатации, нарушающей структуру грунта стенок скважины. При этом необходимо снизить скорость подъема и опускания. бурение Процесс позволяет избежать проблемы отрицательного давления и обрушения стенок скважины, вызванных резким подъемом грунта. В процессе бурения необходимо постоянно поддерживать стабильный уровень напора воды внутри скважины и своевременно пополнять шлам и воду для поддержания баланса давления внутри скважины. Оптимизация и корректировка всего процесса позволяют обеспечить равномерность бурения в мягких грунтах, предотвратить повторную обработку скважин из-за усадки и обрушения, а также стабильно повысить эффективность непрерывного бурения в условиях стабильного строительства, сократив время простоя на устранение неполадок и ремонт.

Оптимизация технологии проницаемых грунтов для песка и гравия: усиление защиты глиняных стенок, строгий контроль ключевых звеньев для предотвращения обрушения и протечек.

Песчано-гравийные породы характеризуются рыхлой структурой, высокой пористостью и сильной проницаемостью, что делает их сложными для формирования отверстий при строительстве свайных фундаментов. Строительство сопряжено с такими проблемами, как утечка бурового раствора, неустойчивость стенок отверстий, обрушение отверстий и трудности с очисткой от гравийных отложений. Эффективность бурения неизменно низка, а процент неудач при строительстве высок. Основная задача оптимизации процесса в таких геологических условиях заключается в усилении защиты стенок и предотвращении утечек, эффективном удалении шлака и плавном бурении, что полностью устраняет недостатки традиционного строительства, связанные с недостаточной концентрацией бурового раствора и хаотичным ритмом бурения. На ранней стадии строительства необходимо заранее подготовить специальную защитную суспензию для стенок с высокой плотностью, высокой вязкостью и высокой стабильностью, а при необходимости добавить противофильтрационные добавки для блокирования пор песчаного слоя, эффективного предотвращения утечки бурового раствора и обратного потока грунтовых вод, а также для создания стабильного основания для стенок отверстий.

При бурении применяется технология прерывистого ступенчатого бурения с сегментированным бурением, сегментированным удалением шлака и сегментированной защитой стенок скважины, что позволяет избежать длительного непрерывного бурения, вызывающего дисбаланс напряжений на стенках скважины. Используется усиленный жалюзийный пескошлифовальный совок с противоскользящим покрытием. бурение Зубья бурильной колонны улучшают способность захватывать и выталкивать гальку, а также снижают сопротивление бурению, вызванное скоплением гальки на дне скважины. Строго контролируются скорость и давление бурения, что предотвращает возникновение «слепого» давления, приводящего к вибрации бурильной трубы, столкновению стенок скважины и повреждению их. На более позднем этапе формирования скважины добавляется вторичная очистка для тщательного удаления песка и гравия, скопившихся на дне скважины, обеспечивая соответствие толщины осадочного слоя стандартам. Благодаря целенаправленной оптимизации процесса эффективно решается стойкая проблема утечки шлама из песчано-гравийных пластов, сокращаются задержки и переделки при строительстве, значительно повышается процент успешных бурений отдельных скважин и общая эффективность буровых работ.

Оптимизация процесса бурения выветренных горных пород: динамическая адаптация параметров, плавный переход между бурением с чередованием мягких и твердых пород.

В строительстве инфраструктуры распространены полностью выветренные, сильно выветренные и умеренно выветренные слои горных пород. Эти слои характеризуются чередованием мягких и твердых слоев, неравномерной степенью выветривания и множеством прослоек. В процессе бурения могут возникать такие проблемы, как вибрация буровой установки, отклонение бурильных штанг, значительное отклонение вертикальности скважины и прерывистая скорость бурения, что не только влияет на качество формирования скважины, но и ограничивает общий прогресс строительства. Ключ к оптимизации процесса формирования заключается в динамической корректировке параметров бурения, переключении режимов крутящего момента, скорости и давления в реальном времени в зависимости от степени выветривания слоя породы, обеспечении плавного перехода между мягкими и твердыми породами и предотвращении сбоев в строительстве, вызванных постоянными параметрами.

При входе в мягкий выветренный слой умеренно увеличивайте скорость вращения, снижайте давление и быстро продвигайте бурение; при встрече с твердыми выветренными прослойками немедленно снижайте скорость и увеличивайте крутящий момент, медленно шлифуйте на низкой скорости, чтобы равномерно разрушать породу и предотвращать повреждение зубьев бурильной колонны и деформацию бурильной трубы при высокоскоростном бурении твердых пород. Оснащен бурильным ковшом с режущими зубьями, подходящим для типа породы, и своевременно заменяйте изношенные зубья в зависимости от твердости породы, чтобы избежать затупления и замедления темпа бурения. Осуществляется мониторинг вертикальности скважины в режиме реального времени во время строительства, своевременная корректировка положения бурильной колонны в случае отклонения и раннее предотвращение последующих исправлений и переделок. Благодаря динамической адаптации параметров и корректировке процессов в режиме реального времени достигается непрерывное и стабильное бурение выветренных слоев породы, балансируется точность и скорость бурения, эффективно повышая общую эффективность строительства.

Оптимизация процесса обработки сложных твердых горных пород: дробление пород с низкой и высокой степенью скручивания, гранулометрический дробление для снижения потерь оборудования.

Твердые горные породы обладают высокой прочностью, плотной структурой и высокой твердостью, что делает их чрезвычайно сложными для разрушения роторными буровыми установками. Традиционные методы бурения не только характеризуются крайне низкой скоростью бурения, но и легко приводят к таким проблемам, как быстрый износ буровых зубьев, деформация буровых штанг под нагрузкой и повреждение гидравлических систем из-за перегрузок. Затраты на техническое обслуживание оборудования высоки, а сроки строительства длительны. В основе оптимизации технологии бурения в твердых горных породах лежат принципы строительства: низкая скорость, высокий крутящий момент, поэтапное дробление и постепенное продвижение, отказ от экстенсивного режима строительства с беспорядочным вдавливанием при бурении твердых пород и стремление к снижению потерь оборудования и повышению эффективности разрушения горных пород в качестве основной цели.

В ходе бурения необходимо поддерживать низкую скорость вращения, полагаясь на высокий крутящий момент буровой установки для медленного измельчения и разрушения горных пород. Строго запрещается бурение с применением силы на высоких скоростях, которые могут вызвать скачки нагрузки на оборудование. Для повышения эффективности разрушения твердых пород следует использовать зубчатые роликовые резцы или специализированные буровые инструменты для разрушения горных пород. Необходимо применять послойный и градуированный метод дробления с разумным контролем глубины каждого этапа разрушения породы, чтобы избежать заклинивания и засыпания бурового инструмента из-за чрезмерного объема работ. В течение всего периода бурения необходимо своевременно проверять износ бурового инструмента, регулярно заменять поврежденные зубья и избегать непрерывной неэффективной работы после износа инструмента. Необходимо синхронизировать и оптимизировать работу и техническое обслуживание гидравлических систем оборудования для обеспечения стабильной выходной мощности и сокращения времени простоя оборудования из-за неисправностей. Благодаря оптимизации процесса бурение твердых пород может быть выполнено быстро и эффективно, при этом снижается частота отказов оборудования и стоимость замены уязвимых деталей, достигается баланс между повышением качества и эффективности и снижением затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Оптимизация общих вспомогательных строительных работ: полный контроль процесса обеспечивает непрерывное повышение эффективности бурения.

Помимо оптимизации процесса бурения для геологических специальностей, важными основами обеспечения долгосрочного повышения эффективности бурения роторными буровыми установками являются управление всем процессом строительства, а также оптимизация эксплуатации и технического обслуживания оборудования. Необходимо проводить геологические изыскания и работы по выявлению геологических особенностей на ранней стадии строительства, точно определять распределение геологических пластов на строительной площадке, заранее планировать и адаптировать типы бурового инструмента и параметры процесса бурения, а также избегать работ вслепую. Следует стандартизировать процесс работы строительного персонала, исключить незаконные операции, грубое бурение и другие виды деятельности, унифицировать и стандартизировать строительные технологии, а также снизить потери эффективности, вызванные человеческими ошибками. Необходимо вести ежедневный учет технического обслуживания оборудования, регулярно проверять состояние бурильных штанг, гидравлических систем и уязвимых частей бурильных ковшей, а также заблаговременно проводить работы по техническому обслуживанию и замене оборудования, чтобы избежать отказов оборудования и простоев.

Рационально согласовать процессы бурения, очистки скважин, подъема стального каркаса и заливки бетона, сократить время ожидания соединения процессов и обеспечить бесперебойное соединение строительных элементов. Благодаря использованию интеллектуального оборудования для мониторинга строительства, осуществляется мониторинг основных данных в режиме реального времени, таких как глубина бурения, вертикальность, крутящий момент и скорость, своевременная корректировка строительных технологий и раннее прогнозирование строительных опасностей. В результате комплексной и полной оптимизации процессов, в сочетании со специализированными геологическими корректировками процессов, была создана полная и эффективная система бурения с помощью роторной буровой установки, что коренным образом повысило общий прогресс и качество строительства свайных фундаментов.