Второй вариантручное бурение семидесятых годов XIX века. Рабочие, длинными ключами зажимают трубу и надавливая на них идут по кругу. Лайт-вариант такой методики я опробовал в Якутии. Изготавливали самодельные буровые трубы с ложковым буром, что приводится в движение с помощью тяжёлого, шарнирного хомута. Кстати, такой вариант для бурения малых скважин на три-шесть метров у нас имеется. Но недостаток тот жемалая производительность в следствии малой скорости вращения и что хуже, осевая нагрузка не соответствует плотности, то есть попросту вы не сможете таким способом бурить прочные породыгнейсы, граниты, кварциты.
Третий вариант из восьмидесятых годов XIX векамеханические ручные бурильные станки с зубчатыми, зубчатоконическими и цепными передачами крутящего момента, не стал рассматривать из-за огромного веса. Ни один из этих вариантов нам не подходит. Ничего компактней и технологичней, чем вариант с механическим ротором карданного типа с приводом от лошадок в голову не приходит. Его и будем проектировать.
Ротор имеет массивный бронзовый корпус, оснащенный опорным подшипником, на котором вращается «стол» с зубчатыми венцами. Корпус принимает на себя нагрузку от колонны труб и обеспечивает осевое давление. Через зубчатую пару (коническая шестерня вала и зубчатый венец стола) осуществляется передача вращения с карданного вала. Усилие от вращения стола ротора, через вкладыши, передается на рабочую трубу, а далее через пружинные вкладыши, установленные внутри бурильной, обсадной колонне. Привод ротора, сдвоенный конвейер. Ротор передаёт вращение колонне бурильных труб, служит для спускоподъёмных операций и удержания труб в подвешенном состоянии, он сердце буровой установки.
Алгоритм работы: звено выбирает подходящее место для бурения, устанавливает привод и собирает буровую вышку. Ручным шнеком сперва выбирают неглубокую скважину под рабочую трубу. Ротор устанавливают на ровную площадку, сверху заводят рабочую трубу. Корпус ротора стягивают фермами для жёсткости и через кольца забивают метровые клинья. Двести пятьдесят килограмм всего, недостаточно чтобы убрать вибрации. Впрочем, ротор можно нагрузить тяжёлыми камнями. Кернорватель через замок соединяют с буровой штангой и через ролики заводят в рабочую трубу. Подключают промывочный вертлюг который служит для циркуляции жидкости и предотвращения скручивания шланга и троса. За счёт веса бурильных штанг на кернорватель оказывается давление достаточное для бурения. Раздробленные частицы шлама в процессе бурения выносятся на поверхность постоянно циркулирующей струей бурильного раствора. Керновая коронка охлаждается, а забой очищается от разрушенной породы. Как-то так.
Бурение на керн цикличное, осуществляется на глубину равную длине бурового снаряда. Отсоединяем вертлюг, вкручиваем крюк, через таль, поднимаем колонну труб. Керн выбили, снова опускаем, накручиваем через буровой замок новую штангу и повторяем цикл. Керны после извлечения нумеруют, подписывают глубину и номер скважины, после отправляют на базу.
С помощью ротора можно вести не только периодическое бурение, но и стандартное, непрерывное. Насадки идут в комплектеразрушающий кернователь, и лопастное долото, шнек. Как правило эти виды бурения комбинируют в зависимости от породы и задачи, смысла брать керн по всему профилю скважины нет. Основной инструментшести лопастные PDC долота с резцами из карбида бора, монолитные, их точно не потеряешь в скважине. Бурение такими возможно в любых породах, от мягких до твердых, абразивных.
Кернорватель и ротор самые сложные детали буровой установки. Несмотря на доскональное знание устройства, над их конструкцией мне пришлось здорово попотеть. Буровая вышка треугольная, сборно-разборная ферма высотой семь метров. Используются литые в кокиле, под давлением, бронзовые трубы с приваренными соединительными коннекторами конического типа из стали. Несмотря на то, что коннекторы в изготовлении сложней фланцев, они на порядок надёжней. Сборка фермы с такими соединениями займёт минут десять, пятнадцать. Для наклонного бурения в запасе винтовые трубы-подпорки и держатели для буровых штанг. Сами штанги толстостенные, литые, длиной два метра. Чтобы выдерживать колоссальные нагрузки на скручивание, их внутреннее сечение шестигранное, а на концах приварена муфта из стали с конической резьбой. Комбинирование буровых головок, высокая, до ста оборотов в минуту, частота вращения ротора позволили довести скорость проходки в твёрдых грунта до метра в час. В восемь раз быстрей ударно-канатного!
В составе звена геологов девять человек. Буровое оборудование перевозят на телегах, запряженных кваггами. Фирменная, внедорожная, модель, облегчённый корпус с высокими, обрезиненными и легко отделяемыми колёсами, рессорами и латексными демпфером. Дуги телеги съёмные, тент прорезиненный. Две телеги трансформируемые. Их рамы собраны из квадратного, фанерного профиля, усиленного полосками стали и проушинами для транспортировки на катамаранах. Подготовка конвейера к работе минутное дело: отсоединяем колёса, с помощью зубчатой рейки поднимаем внутреннюю раму (она же пластинчатый конвейер для лошадей) на необходимый угол и присоединяем к ведущему ролику карданный вал. Вес такой телеги чуть больше обычной. Из металлических деталейрейки, крепёж, подшипники, да тянущие валы. Третья телега, с усиленной подвеской используется только для перевозки ротора. Металла в хозяйстве звена хватает. Одних только бурильных штанг пятнадцать штук, да ещё замки, ключ, ручной зажим, героторный циркуляционный насос с редуктором и велосипедным приводом, трубы для вышек, таль с крюком, вертлюг, герметизатор устья скважины, буровой снаряд и коронки, ящики для кернов, шланги. Для фильтрации, тонкой очистки бурового раствора служат полигональные сита с бронзовой сеткой и батарея из трёх мини-гидроциклонов. Обсадные трубы фанерные, усилены стальными кольцами, на торцах приклепаны резьбовые муфты. Клеить из фанеры трубу та ещё морока, но литые из бронзы выходили уж очень тяжёлые. Оборудование упаковано в тканевые чехлы с удобными ручками. Для охраны имущества звену геологов приписана пятёрка «тяжелых» арбалетчиков и два разведчика. Один из них, между прочим, топограф с мензульным комплектом, подзорной трубой и картой.
Все без исключения геологи вооружены лёгкими арбалетами и длинными ножами. Если не сдал экзамен по стрельбе, путь сюда им закрыт. А плата у них не меньше, чем в ЦИК. Торят дорогу в джунглях с помощью шанцевого инструмента: лопатки, лебёдки, ручные тали, топоры и пила. У старшего звена имеется ракетница, чатлы и ходовые товары для торговли. При случае у местных можно разжиться мясом, нанять туземцев для переноски груза или воды. Имеются геологические пики, молотки, клинья, рулеткавсё как у людей, да ещё и дорогой эфирный репеллент выдал. Фляги и очки покупают за свой счёт, зарплаты у них высокие. Не забыл про верёвки, обвязку и карабины, местность к северу от Галаны гористая. Одежда геологов состоит из плотных, хлопковых брюк, высоких ботинок и жилета с многочисленными кармашками.
При каждом звене повар, он же лекарь с большой походной аптечкой. Запас продуктов рассчитан на две недели: лёгкий пеммикан, сушеное мясо и фрукты, соль, фуд-бары и макароны, а также водоросли. Для готовки пищи есть общий котёл с вкладной сковородой и походные наборы посуды. Для лошадей припасены прессованные блоки сена.
Чтобы быстро разбить лагерь, в комплекте оборудования имеются две палатки с тентом из прорезиненной ткани, со сферическим сборно-разборным каркасом из фанерных дуг с коннекторами.
В самой последней телеге реагенты для бурового раствора в мешках. Раствор готовит не абы кто, а специально обученный человек. В зависимости от веса породы, по прилагаемой таблице, он добавляет барит, пенообразователь на основе масла ши, бентонит и конечно камедь, которая придаёт буровому раствору уникальные свойствавязкость, устойчивость к влиянию ферментов, солей, кислот и температуре. Камедь ещё и великолепный пластификатор с высоким модулем упругости, который мало расходуется при циркуляции, минимально повреждает пласт и снижает трение о стенки скважины при бурении.
Не нашли водоносного слоя, шланг не дотягивается до ближайшего ручья, не страшно. Воду можно привести в мешках-сосисках. Если их надуть, сгодятся для переправы через реку.