Назначение и конструкция буровой штанги

Процесс бурения требует применения достаточно большого количества оборудования и инструментов. Для того, чтобы результат получился качественным, выработка — глубокой, а процесс — быстрым, нужно использовать достаточно большое количество устройств.

Наконечник буровой штанги с резьбой

Одним из составляющих бурового комплекса является штанга.

1 Как устроена буровая штанга?

Буровая штанга является обязательным конструкционным элементом всех установок для обычного, и горизонтально направленного бурения скважин (ГНБ). Штанга (она же буровая труба) выполняет функцию передачи крутящего усилия от привода установки СБШ 250 к буру (конструкция, разрушающая породу), который расположен на её конце — который и выполняет бурение скважин под сваи (или для других задач).

Штанги от ведущих производителей, таких как Copco, Sandvik и Atlas, изготавливаются в виде стальной трубы, диаметром которой может составлять от 60 до 120 мм, а длина от 0.5 до 2 метров, вес – до 40 килограмм.

Буровая штанга, по сути, из всех элементов буровой установки, переносит максимальную механическую нагрузку – именно на неё приходится основная часть сопротивления грунта вращательным движениям бура.

Учитывая, что длина штанг редко превышает два метра, так как трубы большей длины очень неудобно эксплуатировать, ввиду габаритов и веса, а углубление скважин в слой грунта в процессе бурения установкой СБШ 250, требует периодического удлинения штанги, максимальную важность приобретает вопрос надежности соединений, которыми штанги фиксируются между собой.

Для предотвращения износа соединений  используется специальная смазка для буровых штанг, которая также препятствует заклинивания буровой колонны и предотвращает коррозию её элементов.

Читайте также: принцип работы мотора редуктора для буровой установки.

к меню ↑

2 Какие виды и отличия штанг для бурения?

Штанги, применяемые для бурения, произведенные в промышленных условиях, в зависимости от способа изготовления, условно делятся на три категории:

Буровые штанги диаметром 63 мм

• Цельнокованые;
• Сваренные трением;
• Сваренные трением, прошедшие предварительную ковку.

По форме конструкции выделяют шестигранные и круглые штанги. Шестигранные штанги имеют больше ребер жесткости и больший вес, поэтому они лучше подходят для эксплуатации на машине СБШ 250, и в любых тяжелых условиях.

Каждый метод производства, согласно ГОСТ РФ,  определяет итоговые характеристики продукта:  прочность на разрыв, максимальный крутящий момент, радиус изгиба. Рассмотрим каждый вид детальнее.

Цельнокованая штанга. Метод их производства предусматривает несколько этапов индукционного нагрева крайних участков трубы, после которых следует прокатка конструкции на пресс-станке, что позволяет придать оголовкам штанги толстую форму. После остывания на оголовках выполняется нарезка резьбы необходимого размера.

К достоинствам таких штанг для бурения скважин, в первую очередь относится максимальная прочность и жесткость, которая свойственна цельной конструкции и, как следствие, максимальная эффективность передачи энергии привода.

К недостаткам – большой вес и нулевой коэффициент эластичности, что существенно сокращает ресурс эксплуатации соединительных частей – замков и резьбы. Такие штанги в основном используются для горизонтального бурения (ГНБ).

Основными производителями цельнокованых штанг являются компании Sandvik, Atlas, Copco, которые поставляют на рынок качественные круглые и шестигранные штанги для установок ГНБ сертифицированные согласно ГОСТ РФ.

Буровые штанги для технологии ГНБ

Если вас интересуют самодельные штанги, то именно цельнокованое изделие проще всего изготовить своими руками.

Штанга, сваренная трением. С помощью сварки трением изготавливаются разборные конструкции, которые комплектуются дополнительными замками (замки изготавливаются из более прочной стали, чем основной материал трубы).

Соединенные между собой участки не обладают такой совокупной жесткостью, как цельнокованые трубы, по этому, для увеличения этого показателя, сварным штангам, в основном, придается шестигранная форма с дополнительными ребрами жесткости. Резьбовые соединения, после нанесения на оголовки трубы, подвергаются азотированию.

Вследствие насыщения азотом замки трубы получают высокую износоустойчивость, что существенно увеличивает ресурс их работы. После закалки замков выполняется сварка замка с трубой по методу трения.

Такие штанги, после всех технологических процессов, обладают неплохой жесткостью и прочностью, что делает возможным их использование, как для установок вертикального бурения, так и для ГНБ. На российском рынке наиболее востребованы штанги от Atlas, Copco и Sandvik – вся продукция этих компаний соответствует требованиям ГОСТ.

Наиболее востребованы сварные конструкции в вертикальном бурении, так как закаленная соединительная часть отлично переносит многократные свинчивания и развинчивания, которые свойственны вертикальному бурению. Именно такие штанги использует СБШ-250 — одна из самых популярных в РФ буровых машин.

Сварка трением с предварительной ковкой. Перед сваркой выполняется предварительная ковка оголовков труб, после которой следует индукционный нагрев и прокатка на прессовом станке. После чего к крайним участкам трубы привариваются замки.

Буровые штанги диаметром 50 мм

Такая технология обуславливает значительно увеличение итоговой цены изделия, однако по прочности и ресурсу эксплуатации такие штанги не имеют аналогов. В основном они распространены в ГНБ, а также при бурении вертикальных скважин на большую глубину установкой СБШ 250.

Среди компаний, использующих эту технологию, продукция которых сертифицирована согласно ГОСТ РФ, можно выделить Atlas, Sandvik и Copco.
к меню ↑

2.1 Штанги для установок алмазного бурения

Отдельно стоит упомянуть установки алмазного бурения. Для них применяется специальная распорная штанга, которая выполняет совершенно другую функцию – распорная штанга для устройств алмазного бурения используется в качестве фиксатора буровой машины на рабочей поверхности.

Поскольку алмазная буровая установка имеет сравнительно небольшой вес, распорная труба может выполнять качественное крепление станины к любому виду перекрытия. Распорная штанга обладает телескопической конструкцией, при развинчивании которой аппарат алмазного бурения закрепляется в необходимой плоскости между полом и потолком.

Основными производителями распорных штанг, помимо традиционных лидеров рынка – компаний Sandvik, Altas и Copco, можно назвать также фирму Ridgid. Atlas среди этого списка является, наверное, наиболее известным брендом.
к меню ↑

2.2 Как сделать буровую штангу своими руками?

Сразу стоит определить, что не все виды конструкций можно сделать своими руками. Так, распорная штанга для фиксации аппаратов алмазного бурения не может быть качественно воспроизведена в домашних условиях.

Буровые штанги СБШ-250

Такие конструкции должны соответствовать требованиям ГОСТ, так как даже малейшие изменение положения устройства для алмазного бурения в процессе работы недопустимы.

Также не стоит пытаться изготавливать своими руками сварные штанги для СБШ 250, так как обычная дуговая сварка не обеспечивает необходимой надежности соединений. Согласно ГОСТ, соединительные швы должны выполняться методом сварки трением.

Оптимальный вариант для изготовления своими руками – цельнокованые штанги, которые могут быть сделаны на основе обычной стальной трубы.

Этапы создания — следующие:

1. Чтобы сделать буровую штангу своими руками вам необходимо обзавестись трубой из прочной низколегированной стали, с максимально большой толщиной стенки (5-8 мм).
2. На краях трубы, длинной 1.5 метра, необходимо нарезать трапециевидную, либо прямоугольную резьбу, на нижем участке – с внешней стороны, на верхнем – с внутренней.
3. Количество полутораметровых участков рассчитывайте исходя из необходимой общей длины штанги.
4. При этом на одном из кусков трубы, который будет нижним элементом штанги, необходимо выполнить крепление для бура. В основном оно делается в виде болтового соединения.

Изготовленные своими руками цельные штанги могут с успехом использоваться на малогабаритных установках ГНБ и обычного бурения скважин. От промышленных штанг, которые предлагают ведущие фирмы (такие, как Atlas, Sandvik и Copco), самодельные изделия будет отличать больший вес, но в плане надежности они будут равными.
к меню ↑

2.3 Подготовка штанги к работе (видео)