Прямоугольная скважина

Скважина — прямоугольник

При работе сверлом отверстия всегда бывают круглыми. Впрочем, всегда ли? Разве не приходилось иногда видеть при сверлении жести дрелью, что отверстие, к огорчению, стало вдруг овальным или в виде треугольника с выпуклыми сторонами, а иногда похожим иа деформированную восьмерку? Внимательный осмотр дрели указывал иа эксцентричное закрепление сверла в патроне.

Подобное нередко случается и при бурении. Однажды (это было в 50-х годах на одном из рудников Урала) я проходил по только что пройденной подземной выработке—штреку и на глубине 180 м от земной поверхности случайно увидел над своей головой отверстие скважины. Такое не часто случается, когда горная выработка пересекает разведочную скважину. Фотоаппарат, к счастью, у меня был с собой. Мой товарищ насыпал на макушку моей защитной каски порошок магния и поджег его, когда фотоапарат был наготове. И вот чго он запечатлел (рис. 45).

Слева на фотографии скважина имеет овальное сечение, справа— неправильное. Такая форма отверстия случается гораздо чаще, чем думают, особенно при бурении наклонных скважин. Кстати, Фотографии сделаны на медном руднике, где для разведки колчеданных линзообразных тел, вытянутых по вертикали, никакие скважины, кроме наклонно направленных, не подходят. Причин обра-

Ряс. 45. Неправильные сечения скважин

зования некруглых сечений много. Одна из них состоит в том, что на нижнюю стенку скважниы со стороны бурового инструмента действует гравитационное усилие, избирательно направленное вниз. Если же горные породы перемежаются по твердости вдоль оси скважины или механические свойства пород неравномерно распределены по площади забоя, причии для искажения формы сечения скважины становится более чем достаточно.

При некоторых способах бурения, например колонковыми твердосплавными коронками со вставиыми резцами, сечение скважины получает форму многоугольника, а стеики ствола приобретают винтовую нарезку с большим шагом.

Отклонение формы скважины от строго цилиндрической чаще всего нежелательно. Такие искажения становятся причиной искривления скважин, аварий с бурильными трубами, некачественного цементирования. Существуют специальные методы сохранения цилиндрического ствола. Для этой цели служат разного рода центрирующие или расширяющие приспособления. Они устанавливаются в скважине над долотом и повышают качество бурения.

Однако в ряде особых случаев необычного по форме сечения скважины приходится добиваться искусственно. Например, при бурении отверстий в бетонных створах плотин и при сооружении с помощью бурения шахтных стволов и подземных выработок требуются скважины строго прямоугольного или квадратного сечения.

Трудно представить себе, что с помощью вращательного или поворотного движения бывает достижимо прямоугольное сечение, но это так. Изобретателями создано много специальных инстрУ ментов. Познакомимся с некоторыми из иих.

Недавно в США запатентовано буровое устройство для получения скважии прямоугольного сечеиип (рис. 46). Основные элементы устройства включают буровую головку, планетарный редуктор с коленчатой бурильной трубой и радиальные упоры. Буровая головка имеет форму выпуклого равнобедренного треугольника и оснащена твердосплавными резцами.

При вращении бурильной трубы шестерня перекатывается по зубчатому колесу планетарного редуктора и увлекает вал. Вращение вала происходит в обратном направлении. Вместе с валом связана бурильная головка и центрирующий диск. В итоге получается скважина квадратного сечения, сторона которого равна радиусу дуги выпуклой стороны треугольника бурильной головки.

Интересная конструкция бурильного инструмента с криволинейной рабочей поверхностью предложена в Казахском политехническом институте. Долото выполнено в виде усеченного сектора плоского диска. Рабочая поверхность сектора оснащена твердо- ^сплавиыми зубьями. На усеченной части сектора размещены шарии- ры, связывающие долото с механизмом циклического действия, например эксцентрикового типа, вращаемого бурильными трубами. Разрушение горной породы на забое прямоугольной скважины происходит при периодическом перекатывании долота по забою.

В корпусе долота предусмотрены щели для прохода промывочной жидкости.