Технология колонкового бурения скважин

Изобретенное 155 лет тому колонковое бурение скважин, технология которого выдержала проверку временем, востребовано до сегодняшнего дня. Способ применим в случае, когда нужно провести геологическое исследование залегающих пород.

Характеристика способа

Извлекаемый на поверхность керн – цилиндрический столбик материала, его отбирают на пробу и транспортируют наверх с помощью шнекового подъемника – много способен сказать исследователям недр.

Пласты видны в разрезе, подобных точных показателей не сможет дать ни один из ныне существующих способов бурения.

Кольскую сверхглубокую скважину пробурили этим способом. Была достигнута отметка 12,262 тыс. метров – уникальный результат в разведывательном бурении.

А еще колонковый способ незаменим при бурении скважин для поиска воды, технология дает надежный результат – 100%. Стоит разобраться и в тонкостях самой технологии, в инструменте для ее реализации, изучить все плюсы и минусы.

Использовать колонковую технологию несложно, специалисты могут работать со всеми видами пород, вплоть до глубины 1 тыс. метров, когда срезы пластов подаются на поверхность с определенной периодичностью.

Сферы использования подобной технологии

Среди точек применения колонкового бурения скважин, стоит выделить несколько основны.

Горнодобывающая промышленность – разработка горных месторождений твердых полезных ископаемых.

Результат прохода – керн с цельной структурой, по которому выполняют анализ пород в этой местности. Его периодически извлекают, чтобы узнать картину залегания пород на этом участке.

Автономное водоснабжение – организация процесса нуждается в исследовании недр частных землевладений, чтобы иметь доступ к подземным источникам воды. Гидрогеологическое бурение необходимо для выбора местонахождения водной скважины.

Строительство – для бурения диктующей скважины под забивку свай – обустраивая свайные фундаменты. Строителям нужно знать, на какой глубине будет песчаная прослойка или начинаются крупные камни. От этого зависит устойчивость здания. Подобная технология идеальна, чтобы в железобетонных конструкциях просверлить отверстия большого диаметра.

Подобный способ подходит для вертикального прохождения скважин, горизонтального и под нужным углом.

Суть технологии

Грунторазрушающим устройством служит колонковый бур (буровая коронка) – специальный инструмент, имеющий твердосплавные режущие части или алмазные вставки.

Колонковый бур

С его помощью профессиональные бурильщики максимально быстро образуют в грунте отверстия нужной глубины и диаметра.

Колонковое бурение скважин проводится мастерами при высоких оборотах основной детали, поэтому установка подвержена мощной нагрузке. Для устройства коронки – прочного и удобного кольца из стальной заготовки – пустотелого цилиндрического куска с острыми резцами – применяют твердые сплавы: вольфрам, победит и сталь или алмазы.

Коронка движется строго по краю, а порода изнутри остается нетронутой. После того как рабочий ствол заполнится грунтом, образцы периодически извлекают для исследования из керноприемника и определения геологического разреза места.

Небольшой диаметр бура до 160 мм позволяет преодолеть за смену до нескольких сотен метров, все зависит от твердости породы.

После выполнения колонковой проходки и изучения результатов, легко начинать шнековое бурение с полным извлечением содержимого скважины.

Этапы процесса

Технология реализуется в такой последовательности:

• Поверхность очищают от мусора и посторонних предметов.
• Недалеко от будущего отверстия роют яму двухметровой глубины для слива промывочной жидкости.
• В грунте пробивают отверстие для размещения бура, коронку соединяют с колонковой трубой, она наращивается по мере проходки.
• После с бурильными трубами – верхняя закрепляется в буровом станке, работающем от двигателя – в такой способ начинается проходка.
• При полном заполнении трубы ее поднимают на поверхность, извлекая из нее породу при помощи молотка, удары наносят не слишком сильно.
• Бур опять погружают в скважину и бурят, пока не достигнут необходимой глубины.

Бурение проходит с промывкой, но если для этого нет достаточного объема воды, рабочий процесс осуществляют на сухую. Если в работе специалисты задействуют алмазный инструмент, для регулярной промывки они используют специальную эмульсию.

В случае песчаного грунта, добавляют в раствор жидкое стекло, глинистую массу, укрепляющие стенки отверстия.

Для грунтов с неустойчивой структурой, скважину, в процессе углубления, укрепляют обсадными трубами. Часто, вместо промывания водой, используют более дешевую продувку сжатым воздухом.

Оборудование для продувки скважин сжатым воздухом

Технологические особенности способа

Колонковый способ бурения имеет ряд особенностей:

• Мастера могут обрабатывать даже сыпучие грунты, множество острых коронок позволяет мастерам изменять пласты породы любого уровня твердости.
• Отверстие рабочей скважины несложно выравнивать, если ее диаметр находится в диапазоне 1 метра.
• Прочное, современное буровое оборудование мастера часто на территории извилистого ландшафта.
• Колонковые трубы, длиной 0.4–6 метра, используют и повторно по прямому назначению.
• Буровую коронку время от времени нужно менять, она становится тупой.
• Перед тем как запустить очередную алмазную коронку, дно скважин обрабатывают бурильным долотом, чтобы продлить срок службы коронки.
• Площадка под буровую установку призвана быть строго горизонтальной.

Оборудование для колонкового промышленного и разведочного бурения часто устанавливают на шасси тяжелых автомобилей МАЗ, КАМАЗ и Урал, тракторов или гусеничной спецтехники (вездеходов) при варианте сложных рельефов местности.

Что касается вопросов водоснабжения, есть немало легкого мобильного оборудования, пригодного для бурения скважин для воды.

Мобильная буровая установка для бурения скважин

Плюсы и минусы колонкового бурения

К положительным моментам процесса относятся:

• Точечное действие коронки, вырезающей породу по своему радиусу, в отличие от роторного долота, оное во время прохода разрушает грунт.
• Высокая производительность способа.
• Возможность посредством колонкового бурения скважин изучить подземное строение грунтов в зоне выполнения работ.
• Применяя этот метод, проходят восстающие, многозабойные, наклонные скважины; в любых пластах, в том числе базальтовых и гранитных.
• Частота вращения бура регулируется: на мягком грунте довольно небольших оборотов, твердые породы требуют более высоких.
• Сравнительно высокая скорость проходки, снижающая себестоимость объекта, при пониженной энергоемкости процесса.

Как в любом процессе, колонковое бурение имеет некоторые недостатки:

• В тех процессах, когда применяют глинистый раствор, есть риск заиливания водоносного слоя продуктами промывки.
• Быстрое изнашивание инструмента.
• Сухое бурение – слишком затратное.

Список небольшой, но во время принятия принципов технологического производства, их необходимо учитывать. Такой подход позволит сэкономить ресурсы, время и кадровый вопрос.

Во время работы с глубинными пластами эти факторы остаются решающими. Стоимость оборудования вместе с ценой грунтовых работ составляет солидную цифру.

Процесс колонкового бурения проходит в несколько этапов, оборудование подлежит регулярному осмотру на предмет повреждений и сколов. Мастера проходят регулярную учебу по технике безопасности, такая мера предосторожности существенно снижает процент повреждений.

Видео по теме: Технология бурения скважин

оборудование, нюансы и советы на vodatyt.ru

Скважина является наиболее эффективным сооружением для добывания воды вдали от центральной магистрали. Для ее постройки зачастую используется колонковое бурение, которое позволяет производить геологическую разведку на глубину в несколько тысяч метров, а также для возведения частных водозаборов на территории загородных подворий. Рассмотрим уникальность данного механизма, поэтапный технологический процесс, его достоинства.

Область применения и особенности

Уникальность данного метода заключается в том, что извлечение грунта происходит в два этапа:

• при помощи специальной коронки происходит очерчивание грунта по кругу, его бурение и подъем на поверхность;
• далее с помощью шнека грунт выбирается для последующего удаления.

Колонковый бур позволяет производить геологические разведывательные работы на протяжение значительного заглубления.

Также данным способом удастся пробурить водозаборную скважину для бытовых нужд. Этот метод считается наиболее щадящим, он не разрушает лишней почвы и является эффективным при бурении твердого грунта, включая скальные породы. Подобная аппаратура отличается повышенной маневренностью, может эксплуатироваться вертикально и под нужным углом.

Принцип и технология работы

В базовой комплектации оборудование для колонкового бурения размещается на шасси грузового автомобиля, в рабочем состоянии оно способно принимать вертикальное положение, а также наклоняться под необходимым углом. Однако для более сложных работ существуют специальные разработанные платформы на гусеничном ходу. Это свидетельствует о широком применении данного метода в разных климатических условиях.

Технология проведения работ заключается в следующем:

• бурильный механизм устанавливается на месте предстоящего бурения и прочно закрепляется на поверхности земли;
• возможно использовать различные насадки, что позволяет проводить работы с разными грунтами, включая скальные породы;
• данный способ позволяет поднять грунт не перемешивая его, это особо важно для последующего изучения почвы;
• он широко используется в строительстве при бурении котлованов под опорные сваи;
• позволит быстро произвести добычу воды, создав скважину бытового назначения;
• предназначен для возведения глубоких скважин, достигающих глубину в несколько тысяч метров.

Предусмотрена возможность менять скорость оборотов бурильной установки, за счет чего контролируется процесс ее нагревания и поднимается эффективность проведения бурильных работ.

Оборудование для колонкового бурения

Данный метод бурения отличается повышенной эффективностью. Соответственно, установка колонкового бурения включает в себя следующие элементы:

• колонковые снаряды в стандартном исполнении, которые предполагают вертикальное бурение и наклон по 45°;
• с применением тонких стен для бурения в горизонтальной плоскости.

Возможно применение коронок с алмазными наконечниками, которые способны разрушить гранитные породы. Помимо этого в комплект входят резьбовые соединения, штанги, обсадные трубы, вращательные механизмы и промывочное оборудование. Габариты используемой техники не являются большими, они вполне подойдут для среднестатистического земельного участка загородного подворья. Наибольшей эффективностью данный способ обладает во время работы по плотному грунту, что предотвратит его осыпание во время выемки бура.

Этапы и нюансы колонкового бурения

Бурение происходит в несколько этапов. К ним относятся:

• проводятся подготовительные работы на поверхности земли в месте предполагаемого проведения работ, очищается участок от бытового мусора;
• поблизости устанавливается емкость глубиной 2 метра для наполнения жидкости, используемой для промывки;
• в месте бурения выкапывается небольшая ямка для установки бура;
• по ходу углубления бура в его полости накапливается грунт;
• далее бур поднимается, при помощи молотка извлекается добытый грунт.

Важно не прилагать чрезмерных усилий молотком, так как можно повредить установку. Рабочий процесс повторяется до достижения нужного водяного пласта либо ожидаемого положительного результата. Таким образом происходит колонковое бурение скважин, технология рабочего процесса достаточно проста.

К сожалению, она не подходит для проведения работ своими силами, потребуется пригласить соответствующих специалистов. Зато гарантировано достижение положительного результата и возможность в короткие сроки добывать чистую воду.

Как видим, данный метод установки скважины достаточно эффективен, однако требует наличия дорогостоящего оборудования. Используйте проверенные способы и наслаждайтесь качественной водой из собственного источника!

Технология колонкового бурения скважин: описание процесса и видео

Колонковое бурение считается одним из наиболее популярных способов инженерно-разведывательных изысканий, который зачастую применяется для изучения месторождений полезных ископаемых.Вместе с тем, технология колонкового бурения скважин может использоваться не только в горнодобывающей промышленности. Данный метод нередко применяется на территориях частного землевладения – с его помощью осуществляется доступ кподземным водам для организации автономного водоснабжения.

Содержание

Быстровращательное сверление грунта, в процессе которого порода разрушается по кольцу, а не по всей площади, называется колонковым бурением скважин. Основным инструментом в этом случае выступает коронка – пустотелый цилиндр с заостренными резцами, твердость которых зависит от разрабатываемой породы.

К сведению. Для крепких пород применяется алмазный резец, для средних – победитовый или вольфрамовый, а для пород небольшой крепости используется стальной режущий инструмент.

Колонковый бур

Область применения ↑

Как уже отмечалось, колонковая технология бурения скважин наиболее часто применяется для разработки различных горных месторождений.В отличие от типичного роторного долота, полностью разрушающего грунт во время прохода, коронка действует более точечно, вырезая породу по своему радиусу. Таким образом, после прохода образуется своеобразный столбик с цельной структурой – керн, по которому проводится анализ породы в данной местности.

Интересно знать. Помимо разведывательных изысканий данный способ используется в строительной сфере.Для сверления отверстий большого диаметра в железобетонных конструкциях подобная технология считается наиболее удачной.

При разработкескважинна воду бур с коронкой очень удобно применять для твердого грунта. В случае небольшого диаметра отверстия (до 150 мм) работы осуществляются достаточно быстро – от нескольких десятков до нескольких сотен метров за смену. Иногда проход коронкой используется, чтобысоздать направляющий ход для шнекового бурения. Такой метод существенно упрощает и ускоряет рабочий процесс.

Проход колонковым буром часто применяется для лучшей реализации шнековойтехнологии

Основные особенности ↑

К специфическим особенностям колонкового бурения скважин можно отнести следующие моменты:

• порода извлекается цельными кусками, что дает возможность точно изучить разрез грунта;
• буровые работы производятся под разными углами;
• технология позволяет обрабатывать грунты с различным уровнем твердости;
• скважины можно существенно углублять при незначительном диаметре отверстия;
• буровое оборудование является достаточно маневренным, поэтому нередко используется в условиях сложного ландшафта.

Большой выбор коронок позволяет разрушать породы любой твердости

Существует два способа применения подобного бура: работа на сухую и с промывкой.Поскольку не всегда есть возможность обеспечить достаточный объем воды, очень часто рабочий процесс осуществляется без применения жидкости. В этом случае углубление происходит не очень быстро. Кроме того, вероятность слома коронки является значительной, поэтому сухоебурениесчитается довольно затратным мероприятием.

Извлечение породы с использованием промывки– более надежный метод, который, к тому же, позволяет углубляться в грунт гораздо быстрее. Его часто используют, когда необходимо пробурить скважину большой глубины, затратив на это минимально возможное время.

Схема колонкового бурения скважиныс применением промывочного раствора

Принцип работы ↑

Рабочий инструмент вращается на высоких оборотах, разрезая с помощью коронки горную породу. При этом частоту вращения можно регулировать: для мягкого грунта устанавливаются сравнительно небольшие обороты, для твердых пород – более высокие.

Посколькукоронка разрезает грунт только по краю,образовавшаяся в процессе внутренняя часть должна извлекаться на поверхность. Для этого существует два способа:

1. Бур поднимается на поверхность, после чего из него извлекается керн.
2. Используется специальная труба-подъемник, по которой порода транспортируется наверх.

К сведению. Для крепких пород колонковые буры считаются более производительными, чем шарошечные и матричные долота, так какпри разработке скважины прикладывается меньше усилий.

Бурильный станок и инструмент ↑

Бурильноеоборудование для колонкового бурения скважин, как правило, устанавливают на шасси классических автомобилей – Урал, КАМАЗ, МАЗ. Хотя дляработы в условиях сложных рельефов может использоваться гусеничная спецтехника.

Бурильные установки для реализации колонковой технологии

Для работ данного вида применяется такой инструмент:

• Стандартные или тонкостенные снаряды (трубы). Первые могут использоваться как для вертикального, так и для горизонтального (углового) сверления. Вторые применяются исключительно для горизонтальных работ.
• Породоразрушающий элемент – коронка. Наиболее универсальными считаются алмазные резцы, которые одинаково успешно разрушают твердый и рыхлый грунт.
• Штанги для наращивания глубины скважинного отверстия.
• Промывочные сальники, обеспечивающие подачу промывочного раствора и отвод потока жидкости с керном.
• Переходники для стыковки буровых штанг, промывочных сальников, вращателей.
• Долота, которые применяются для увеличения глубины скважины в особо сложных местах.

Бурильные трубы для приема керна и поддержания правильного направления скважинного отверстия

Этапы бурения ↑

Технология колонкового бурения скважин реализуется следующим образом:

1. Подготавливается поверхность, которая очищается от мусора и посторонних предметов.
2. На небольшом расстоянииот планируемого отверстия роется яма глубиной около 2 м для промывочной жидкости.
3. В земле пробивается небольшое отверстие для размещения бура.
4. По мере углубления прохода в трубе скапливается грунт. При полном заполнении ееподнимают на поверхность.
5. Порода из трубы извлекается с помощью молотка. Удары необходимо наносить методично и не слишком сильно, чтобы не повредить металл.
6. После извлечения породы бур опускается обратно в скважину. Процесс повторяется до момента достижения необходимой глубины отверстия.

По составу извлеченного керна можно судить о структуре грунта на разной глубине

Состав промывочной жидкости подбирается в соответствии со спецификой работ.Например, если для колонкового бурения скважины применяется алмазный инструмент, промывка осуществляется специальной эмульсией. Для песчаных грунтов в раствор добавляется состав (жидкое стекло, глинистая масса и т.п.), который укрепляет стенки скважинного отверстия.

Важно. Если работы производятся в грунте с неустойчивой структурой, использование промывочной жидкости для укрепления стен является неэффективным. В этом случае скважину необходимо укреплять обсадными трубами в процессе углубления.

Для работы в твердых породах следует изначально подготовить запасные коронки. Чем прочнее грунт, тем стремительнее изнашивается инструмент. Поэтому чтобы не останавливать процесс, лучше в запасе иметь несколько аналогичных экземпляров.

Различные бурильные технологии могут существенно отличаться друг от друга, при этом каждая будет максимально полезна в определенных условиях.Эксплуатация колонкового бура позволяет за максимально короткие сроки создать в грунте отверстие требуемой глубины. Однако для реализации данного метода необходимо применение спецтехники. Поэтому чтобы его воплотить в жизнь, следует воспользоваться услугами профессиональных бурильщиков.

Колонковое бурение скважин технология

Содержание

Колонковое бурение скважин краткое описание

Сущность колонкового бурения заключается в следующем, кольцевая коронка l, в нижний рабочий торец которой надлежащим образом вставлены резцы из твердых сплавов или в исключительных случаях алмазы, при помощи резьбы присоединяется к трубе 2, называемой колонковой.

Последняя посредством перехода 3 соединяется с пустотелыми штангами 4, которые по мере углубления скважины постоянно наращиваются. Верхняя штанга на поверхности зажимается во вращателе бурового станка, посредством которого весь гарнитур при соответственном давлении на забой скважины приводится во вращение.

При дробовом бурении (рис. 2) дробовая стальная коронка 1 имеет гладкий ровный нижний торец, под который периодически в надлежащем количестве засыпается закаленная буровая чугунная или стальная дробь. При вращении с соответствующим давлением коронкой выбуривается кольцевое пространство, внутри которого остается нетронутый столбик породы 2, называемый керном, входящий по мере углубления в колонковую трубу. Во все время бурения через пустотелые штанги в скважину подается глинистый раствор или вода, охлаждающая рабочий торец коронки и выносящая на поверхность выбуренную породу, называемую шламом. Количество промывной жидкости, а следовательно и производительность насоса подбирается в зависимости от площади кольцевого зазора между стенками скважины и штангами.

При больших диаметрах скважины и значительной разнице в диаметрах штанги и скважины для улавливания тяжелых частиц, осаждающихся на колонковый снаряд, ставится выше колонковой трубы открытая кверху штампованная труба 3 (рис. 2).

При дробовом бурении, когда промывка во избежание вымывания дроби из-под торца коронки сильно ограничивается, применение шламовых труб обязательно. Для отрыва керна и последующего его извлечения на поверхность между колонковой трубой и коронкой при бурении твердыми оплавами нередко включается кернорватель — рвательный корпус с рвательной пружиной.

Стальная рвательная пружина при всяком подъеме снаряда стремится занять нижнее положение в рвательном корпусе и благодаря внутренней конической расточке в последнем сжимается, крепко захватывает керн и срывает его.

При дробовом бурении кернорвателем не пользуются, и керн срывается посредством заклинки, представляющей битый камень пли стекло. Размер зерен для заклинки подбирается т. о., чтобы они свободно проходили сквозь отверстия ниппелей и в зазоре между керном и колонковой трубой, но обязательно заклинивались в суженном зазоре между керном и внутренними стенками коронки (рис. 2). При бурении твердыми сплавами с расхаживанием керн также срывается заклинкой. После срыва керна штанги и колонковый набор поднимаются на поверхность, керн извлекается из колонковой трубы, коронка, если необходимо, заменяется или заправляется, после чего весь гарнитур опять собирается, спускается в скважину, и бурение продолжается.

Для удобства и быстроты работы колонковое бурение осуществляется всегда на специальных станках. Каждый станок (рис. 3) имеет следующие основные части: подъемное приспособление 1 (лебедка) служит для спуска и подъема инструмента. Лебедка приводится от главного горизонтального вала станка посредством зубчатой или фрикционной передачи.

Вращатель 2, в котором зажата верхняя штанга для передачи вращения всему буровому снаряду, состоит из пары конических или винтовых шестерен и пустотелого шпинделя, в котором зажимается бурильная штанга.

Приспособление для регулирования давления на забой 3 позволяет бурить с желательным давлением на забой независимо от глубины скважины. В зависимости от конструкции последнего приспособления всё колонковые станки разбиваются на три основных типа: станки с рычажной, гидравлической и с дифференциальной подачей.

При рычажной подаче (рис. 4) круговое движение рычага 1 передается шестерне 2 и приводит зацепленную с последней кремальеру 3 в прямолинейное движение. Кремальера охватывает пустотелый шпиндель 4, в котором закреплена бурильная штанга. При указанном на рис. 4 положении рычага происходит разгрузка веса штанг, что производится всегда, когда глубина скважины значительна и вес штанг велик.

Сила нажима или разгрузки в кг равняется произведению давления жидкости в цилиндре в кг /см2 на площадь поршня в см2. Давление в гидравлическом цилиндре поддерживается бурильщиком в зависимости от веса бурильных штанг, диаметра и вида бурового наконечника.

Давление регистрируется специальным манометром. При дифференциальной подаче (рис. 6, где а — винтовой шпиндель, f и i — зубчатки, l — вал, о — диск, m — гайка, g и h — шестерни, b — втулка, d и е — подшипники) скорость поступательного движения коронки зависит от разности числа оборотов податочной гайки и винтового пустотелого шпинделя, вращающихся в одну сторону; чем более разница в числе оборотов, тем быстрее подача шпинделя.

Для удобства производства операций спуска и подъема, а также для защиты от атмосферных влияний колонковые буровые станки, так же как и другие буровые станки, устанавливаются в буровой вышке.

Технические требования

Буровые вышки состоят из копра и откоса и должны отвечать следующим техническим требованиям:

1. быть достаточно прочными для восприятия напряжений от максимальных нагрузок и ветровых усилий;
2. быстро и просто собираться и разбираться с минимальной потерей материала;
3. быть достаточно высокими в зависимости от глубины;
4. быть достаточных размеров для удобного размещения и обслуживания механизмов;
5. в зимний период быть в должной мере утепленными.

Схема буровой вышки для разведочного вертикального колонкового бурения дана на рис. 7, где 1 — габарит двигателя, 2 — габарит насоса, 3 — габарит станка.

Вышки строятся как бревенчатые, так и дощатые и трубчатые. При наклонном бурении скважины обычно пользуются треногими копрами.

Преимущества колонкового бурения заключаются в следующем:

1. извлекается на поверхность столбик пробуренной породы в естественном состоянии. По столбику породы (керну) можно судить о минералогия, составе и структуре пройденных пород и об условии их залегания. При других способах пробуренная порода извлекается в измельченном состоянии.
2. имеется возможность бурить скважины под различными углами к горизонту (рис. 8). При других способах проходка наклонных скважин более затруднительна или совсем невозможна.
3. в первую очередь алмазное позволяет пробуривать самые крепкие породы.
4. позволяет бурить глубокие скважины малыми диаметрами и легким оборудованием, что важно при разведке в отдельных и высокогорных местах.

Наиболее глубокие в мире скважины в крепких породах пробурены колонковым и именно алмазным способом.

Недостатки колонкового бурения

Основными недостатками колонкового бурения являются:

1. малый выход столбика породы — «керна» при проходке мягких и неравномерных по твердости пород. Особенно сильно отрицательное влияние этого факта при пробуривании толщи полезного ископаемого;
2. довольно частые и сильные искривления скважин;
3. высокая стоимость алмазов, их хрупкость;
4. невозможность успешного бурения твердыми сплавами по породам с коэфециентом крепости более 8.

Почти все эти недостатки при правильном ведении работ могут быть устранены. Так, применение двойных колонковых труб и правильная заправка резцов в коронку сильно повышают выход керна. Производство кароттажа позволяет отбивать контакты пород с точностью до нескольких см. Бурение длинным колонковым снарядом с применением стабилизаторов и протекторов и соразмерное давление на забой при частом контрольном измерении наклона скважины предупреждают искривления. Умелое применение соответствующего оборудования снижает аварийность.

Указанные выше преимущества колонкового бурения способствовали чрезвычайному распространению его на разведочных работах. Разведка угольных месторождений, железных руд и большинства полезных ископаемых, залегающих в виде жил, осуществляется в значительной степени посредством колонкового бурения. Разведка круто падающих жильных месторождений на глубину вообще немыслима без бурения наклонных колонковых скважин.

Виды бурения

В зависимости от вида применяемого истирающего материала колонковое бурение разбивается на три основные группы:

1. алмазное,
2. твердыми сплавами,
3. дробовое.

В виду того что алмазы — дорогой импортный продукт, алмазное следует применять только при очень глубоких или сильно клонных скважин с углом наклона менее 45° в крепких и очень крепких породах. Применяют следующие сорта алмазов: карбонаты, балласты, борты. Наибольшее распространение в буровом деле имеют карбонаты, обладающие тонкокристаллическим строением и значительной вязкостью. Вес алмазов измеряется в каратах. Обычно в коронку диаметр 45 мм вставляется 6—8 камней весом по 0,75—1,0 к каждый. Алмазное — диаметр более 55 мм не рекомендуется.

Бурение твердыми сплавами надо применять во всех случаях, если породы поддаются резанию ими. Правильная вставка и заточка резцов увеличивают область распространения твердыми сплавами. Наиболее подходящим является победит РЭ-6 и РЭ-8. Стандартная форма резцов — восьмигранные призмы 5 X 10 мм (рис. 20а) и пластинки 3 х 7 х 10 мм (рис. 20б).

Коронка, оснащенная твердым сплавом, показана на рис. 21. Угол пристроения резцов от 45 до 75°. Чем крепче и трещиноватее порода, тем под более тупой угол затачиваются резцы. Резцы затачиваются на карборундовых кругах «экстра». Давление на коронку в крепких породах берется из расчета 100—150 кг на 1 резец.

Число оборотов коронки в 1 мин. — 100—200 в зависимости от диаметра и проходимых пород. Такие породы, как глинистые, филлитовые сланцы, известняки, мраморы, многие песчаники, выветрелые изверженные породы, целесообразнее всего проходить твердыми сплавами. Такие породы, как граниты, диориты, диабазы, различные брекчии и конгломераты, следует проходить дробовым бурением. Наиболее употребительные диаметры дробью—115, 100 и 85 мм.

Ударно-канатное бурения скважин — способы, установки

Содержание   

Наиболее доступный и простой способ бурения скважины является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять монтаж буровой установки.

Применение технологии ударно-канатного бурения

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают.

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому буровая установка своими руками – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств.
к меню ↑

Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

1. Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
2. Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
3. Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
4. Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
5. Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные промывочные жидкости.
6. Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
7. Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

Мобильная буровая установка УАЗ УКБ-60

1. Осуществление исключительно вертикального бурения.
2. Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
3. В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
4. К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

к меню ↑

Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют долото PDC) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая буровая желонка. Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать.
к меню ↑

Особенности проведения работ (видео)

к меню ↑

Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные стальные обсадные трубы. Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.
 Главная страница » Виды бурения

Колонковое бурение скважин, технология — Бурение скважин на воду

Когда нужно точечное бурение, которое сохранит целостность грунта по всему периметру и вырежет точный радиус, применяется колонковая методика. Отличительной чертой технологии колонкового бурения скважин является то, что применяемая алмазная или твердосплавная коронка совершает движения лишь по контурам диаметра скважины, не затрагивая внутреннюю часть почвы, которая изымается уже после очерчивания круга.

Особенности технологии

При колонковой методике давление на грунт осуществляется специальными коронками в виде пустотелых цилиндров с резцами с одной стороны. Резцы способны бурить грунты различной твердости, благодаря работе на больших оборотах. Чтобы инструмент прослужил дольше, порода заблаговременно обрабатывается бурильным долотом. При работе с твердыми породами требуется строгое соблюдение соосности составных элементов инструмента, для чего производится калибровка с помощью твердосплавного расширителя.

Колонковое бурение может проводиться под любыми углами наклона к поверхности. Прорабатываемые при этом скважины отличаются небольшим диаметром при достаточной глубине. Сам станок весит немного, поэтому довольно маневренный. Диаметральная обработка позволяет извлекать цельную часть грунта и проводить ее анализ с учетом естественной последовательности пластов.

Обязательным условием считается наличие процедуры промывки, при которой станок омывается водой или глинистыми растворами, защищающими скважину от обвалов. Завершающим этапом становится выемка грунта с помощью шнековой машины.

Дополнительные возможности

В зависимости от породы колонковое бурение позволяет преодолеть за одну смену от пары метров до нескольких сотен метров грунта, так как обработка небольшого диаметра (максимум 160 мм) почвы осуществляется довольно быстро. Применяется методика на всех типах грунтов, при этом максимальная глубина бурения достигает 1 км, что значительно превышает возможности ударно-канатного способа бурения скважин.

Для экономии средств вместо водяной промывки может применяться продувка воздухом. Однако такой способ годится только тогда, когда в толще нет воды. Для повышения КПД используется бурение шнеко-пневматического типа. В основе методики лежит применение сжатого воздуха, поэтому возможность его использования также ограничена наличием воды.

Трудности

Методика не лишена недостатков, которые могут приводить к следующим ситуациям.

• Если в процессе бурения скважина пересекает неустойчивые породы, то от обваливания почвы при колонковой методике не спасет даже применение промывочных растворов. В таких случаях неустойчивый слой как можно быстрее перекрывают обсадными трубами, а бурение продолжают другой коронкой. При спуске колонны обсадных труб требуется установка инструмента меньшего диаметра. Далее через 50 м меняют азимут скважины.
• При обработке твердых пород коронка может перегреться или затупиться. В подобной ситуации требуется снизить скорость подачи и использовать охлаждающую жидкость.
• Если в процессе работы произошло заклинивание керна, то необходим подъем колонковой трубы и его принудительное извлечение.

Расчитать стоимость бурения скважины Вы можете воспользовавшись нашим калькулятором.

Наша группа VK

Смотрите также БУРЕНИЕ СКВАЖИН, СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, СИСТЕМЫ ВОДООЧИСТКИ, КАНАЛИЗАЦИЯ.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Похожее

Нюансы колонкового бурения скважин — технология, видео

Способы бурения бывают разные: шнековый, применяемый чаще всего для создания скважин в песке, роторный, применяемый для бурения колодцев большой глубины, ударно-канатный, используемый преимущественно для каменистых почв, и колонковый.

Колонковое бурение скважин применяется чаще всего для создания скважин:

• разведочных – большой глубины (до одного километра), а также наклонных;
• артезианских;
• бесфильтровых – выполняемый в скальных трещиноватых породах.

Может этот метод применяться для бурения в любых породах.

Диаметр бурильной установки не большой

Особенностью этого метода является небольшой диаметр применяемого инструмента (максимальный возможный – 151 мм), вследствие чего сами скважины также получаются небольшого диаметра.

Это существенно уменьшает возможности установки необходимых фильтров и ограничивает список возможного устанавливаемого оборудования для подъема воды.

Поэтому в некоторых случаях скважины, выполненные таким методом, потом увеличивают в диаметре при помощи долот.

Технология выполнения

Технология колонкового бурения скважин такова: вращающийся бур имеет форму кольца и порода, соответственно, разрушается им не по всей площади, а только по кольцу забоя.

Для вымывания разрушенной породы используется промывочная жидкость (вода или глинистый раствор, последний применяется в неустойчивых породах), которая нагнетается насосом внутрь колонны трубы.

Сам керн – грунт, образовавшийся в результате бурения, остается внутри трубы. Его поднимают на поверхность только время от времени (его первоначально заклинивают, и только потом поднимают).

При этом природное сложение керна сохраняется. Именно благодаря такой особенности колонковое бурение скважин и получило широкое распространение в геологоразведке и гидрологии: по таким кернам легко восстановить первоначальную картину состояния разреза.

В некоторых случаях вместо промывки используют продувку сжатым воздухом. Такой способ имеет существенное преимущество при геологоразведочных работах, поскольку и керн, и забой в этом случае не разрушаются,  организовывать подачу воды нет необходимости.

Однако применим этот метод исключительно для пород, в которых не содержится вода.

Используемый инструментарий

При выполнении скважин используются коронки (если порода обладает высокой твердостью – колонки используются алмазные, реже — дробовые, для средних пород применяются коронки из вольфрама либо победита, а для пород небольшой крепости – обычные стальные).

Как выполняется на практике колонковое бурение скважин, вы можете увидеть на видео ниже. Рекомендуем его посмотреть.

Будем благодарны, если поделитесь статьей в социальных сетях. Хорошего вам дня.