Снижение запылённости при буровых работах
При бурении пыль попадает в атмосферу вместе со сжатым воздухом, который подаётся в бур и выдувает из отверстия разрушенную породу. Для уменьшения выброса пыли используются сухие и мокрые способы. Чаще используют сухие пылеулавливающие системы, устанавливаемые на буровые установки их изготовителями, так как они могут использоваться при отрицательных температурах. На Фиг. 5-1 показана типичная сухая пылеулавливающая система буровой установки. В неё входит самоочищающийся тканевый фильтр (для очистки ткань продувается сжатым воздухом в обратном направлении), который улавливает пыль из воздуха, отсасываемого из укрытия над местом входа бура в грунт. При использовании такой системы 90% выбросов пыли происходит через зазор между верхней пластиной укрытия (drill deck) и стержнем бура, зазоры между грунтом и укрытием и при выгрузке уловленной пыли. При мокром пылеподавлении в поток воздуха, который по полому стержню бура идёт к наконечнику, добавляется вода. При выходе на поверхность воздуха, воды и разрушенной породы они перемешиваются, и запылённость воздуха уменьшается. Но из-за проблем при отрицательной температуре, повышенной скорости износа наконечников бура и потребности в воде, которую может быть трудно удовлетворить, этот способ используют редко. Исследования US Bureau of Mines и NIOSH показали практические способы улучшения работы таких пылеулавливающих систем. Ниже они рассмотрены при использовании обоих способов снижения запылённости.
Фиг. 5-1. Типичная сухая пылеулавливающая система для бурения на поверхности
Сухая пылеулавливающая система
- Обеспечение плотного прилегания укрытия к грунту. Если зазор между укрытием и грунтом меньше 8 дюймов (~20 см), то выбросы пыли через этот зазор значительно уменьшаются [NIOSH 2005, USBM 1987]. Для этого оператор может более тщательно регулировать вертикальное положение (укрытия буровой установки), чтобы зазор был меньше. При изменении процедуры установки буровой машины оператором выброс пыли из зазора между грунтом и укрытием значительно снизился (концентрация уменьшилась с 21.4 до 2.5 мг/м3) [Organiscak and Page 1999]. При использовании гибкого укрытия зазор между укрытием и грунтом можно уменьшить - особенно если грунт неровный. Такое гибкое укрытие может механически подниматься и опускаться с помощью тросов или гидропривода. Использование такого укрытия при выполнении некоторых буровых работ позволило снизить концентрацию пыли до <0.5 мг/м3 [NIOSH 1998, 2005]. Наконец, просачивание может происходить, если укрытие сделано из нескольких вертикальных секций, и между секциями есть зазоры. При перекрывании секций уменьшает зазоры и просачивание. На буровой установке с прямоугольной плитой у укрытия могут быть угловые секции и перекрывание боковых секций [Page and Organiscak 1995].
- Расход воздуха, отсасываемого из укрытия, должен быть в три раза больше расхода сжатого воздуха, подаваемого в бур. При отношении расходов воздуха - отсасываемого к подаваемому 3:1 запылённость значительно уменьшается [NIOSH 2005]. Уменьшение расхода воздуха, отсасываемого из укрытия, обычно происходит из-за появления препятствий проходу воздуха или при просачиваниях через неплотности. Загрязнение фильтровального материала и воздуховодов может мешать прохождению воздуха, а повреждение воздуховодов может привести к просачиванию. Для обеспечения оптимальной работы пылеулавливающей системы и требуемого расхода воздуха жизненно важно проводить её проверки и техобслуживание.
- Обеспечение плотного закрывания зазора между стержнем бура и плитой. На Фиг. 5-1 показано резиновое уплотнение этого зазора, и при механическом износе оно должно заменяться. Другое решение - использование кольцевого трубопровода со сжатым воздухом и отверстиями. Похожий на пончик трубопровод охватывает стержень бура по периметру вблизи зазора, и в нём есть отверстия, направленные по радиусу вовнутрь. Эти отверстия направляют струи сжатого воздуха так, что сжатый воздух препятствует просачиванию запылённого воздуха. В исследовании [Page 1991] это уплотнение позволило уменьшить выброс пыли через плиту на 41-70%.
- Уменьшение высоты свободного падения уловленной пыли при очистке бункера пылеуловителя. Сброс пыли из бункера пылеуловителя с высоты около метра может привести к образованию облака пыли. При установке на трубу для сброса уловленной пыли удлинённого кожуха (Фиг. 5-1) запылённость снизилась больше, чем на 63% [Reed et al. 2004; USBM 1995]. Такой кожух можно быстро сделать из гибкого материала вентиляционных перегородок, обернув его вокруг трубы для сброса пыли и закрепив зажимом.
- Обслуживание пылеуловителя согласно указаниям изготовителя. Компоненты пылеулавливающей системы должны регулярно проверяться, а повреждённые компоненты - ремонтироваться или заменяться. В одном случае после замены разорванного ремня вентилятора выброс пыли уменьшился на 51%, а в другом после замены изношенной плиты выброс пыли уменьшился на 83% [Organiscak and Page 1999].
Использование мокрых способов снижения запылённости
- Добавление небольшого количества воды в сжатый воздух, подаваемый для продувки пробуренной скважины до тех пор, пока не произойдёт снижение визуально заметного выброса пыли. При увеличении подачи воды с 0.76 до 2.3 л/мин (с 0.2 до 0.6 галлонов в минуту) [USBM]. Для обеспечения регулировки расхода воды устанавливаются расходомер и игольчатый клапан. Но при чрезмерной подаче воды могут возникнуть дополнительные проблемы при работе установки без заметного уменьшения запылённости.
- Уменьшение подачи воды к наконечнику бура увеличивает срок службы наконечника. При мокром пылеподавлении и использовании наконечника бура с шарошечным долотом режущего типа может произойти преждевременный износ наконечника. При установки в стержне бура выше наконечника улавливателя крупных капель срок службы наконечника может повыситься без негативных последствий для пылеподавления [Listak and Reed 2007; USBM 1988]. Этот сепаратор - стабилизатор бура с внутренним циклоном или импактором, и он удаляет большую часть воды из потока воздуха до того, как последний достигнет наконечника. Вода, уловленная этим сепаратором, выпускается через боковые отверстия в стабилизаторе (Фиг. 5-2).
Фиг. 5-2. Водоотделитель не позволяет воде попасть на наконечник бура
Полезная информация: