Колонковое бурение это

Колонковое бурение – это способ устройства скважин, при котором рабочим инструментом служит полая металлическая труба со съемным резцом в нижней части. Инструмент разрушает породу по кольцевому контуру, в середине остается цельный столб керна.

Этот метод предпочтителен в первую очередь в геологоразведке: по керновому столбу легко проследить последовательность залегания слоев и их толщину, что является главной информацией при составлении геологического разреза.

В строительстве колонковая технология популярна за счет возможности бурить твердые породы на большую глубину. Наша рабочая группа выполняет скважины глубиной до километра.

Выбор резцов определяется характеристиками грунта:

на твердых породах применяется алмазное колонковое бурение;
для пород средних категорий буримости подходит твердосплавный резец (вольфрам, победит);
для пород первых категорий буримости можно использовать сталь.

На рыхлых и мягких грунтах мы не рекомендуем применять колонковую технологию. Она задействует дорогостоящее оборудование, следовательно, обходится дороже. В частности, при устройстве фундаментов в средней полосе европейской части страны эффективнее и дешевле будет бурение шнековое: глубина до 100 метров, диаметр скважины практически неограничен, а грунты в этих районах преимущественно ниже 5 категории буримости.

Подсказать вам оптимальный для ваших условий метод (или комбинацию методов) мы сможем после ознакомления с вашим объектом.

Функции бурильной колонны

Все пространство скважины между рабочим инструментом в забое и приводным оборудованием на поверхности заполняет соединительный элемент – буровая колонна.

Ее функции:

передача энергии вращения к долоту;
подвод промывочного раствора к долоту, обратная транспортировка вместе со шламом;
при работе электрическим буром – монтаж токопровода;
верхняя нагрузка на долото;
подъем и спуск долота;
дополнительные контрольные работы.

Неразъемная в процессе работы часть колонны из свинченных друг с другом 2-4 бурильных труб называется бурильной свечой.

Способы извлечения керна

При небольшой глубине колонковой скважины выемка грунта не автоматизирована: при заполнении керноприемника мы поднимаем на поверхность всю колонну и выбиваем керн специальным инструментом.

На больших глубинах это способ непроизводителен. В таких случаях мы используем трубы со съемным керноприемником: последний расположен внутри трубы и по мере заполнения поднимается наверх по ее стволу.

Другой вариант для относительно неглубоких скважин – т.н. гидротранспорт. Суть в том, что бурение может быть сухим либо с промывкой. Во втором случае процесс идет так:

посредством гибкого шланга от насоса, расположенного на поверхности, через сальник, которым оснащается верхняя часть колонны, жидкость закачивается в скважину;
шлам поднимается наверх вместе с промывочной жидкостью по промежутку между внутренней и внешней стенками колонковой трубы.

Мы предпочитаем сухому бурению вариант с промывкой. Его преимущества:

при сухом бурении коронки изнашиваются быстрее;
технология с промывкой очевидно эффективнее, выше скорость.

В качестве жидкости могут быть использованы:

вода;
глинистый раствор – предпочтителен на мягких грунтах, т.к. связывает и укрепляет стенки скважины, предотвращая их осыпание. Вместо глины в состав раствора может входить жидкое стекло;
для промывки скважин в твердых породах, при проходке алмазным буром, мы применяем специальную эмульсию. Она выполняет функцию промывочного раствора, а также смазки для инструмента. Снижает трение, уменьшает вибрации.

Иногда вместо промывки мы применяем продувку сжатым воздухом (например, при разбуривании вечномерзлых пород).

Важно: на рыхлом грунте глинистого раствора бывает недостаточно для укрепления стенок. В этом случае мы используем обсадные трубы.

Применение колонковой технологии

Колонковое бурение используется для решения следующих задач:

разведка месторождений газа и нефти;
гидрогеологические исследования;
свайные работы;
бурение на воду и др.
геологоразведка, картография, геофизические исследования в научных и производственных целях;

Бурение колонковым методом может сочетаться с другими технологиями. Например, мы бурим колонковым инструментом на полную глубину, а потом расширяем ствол шнековым оборудованием.

Преимущества и недостатки колонкового бурения

Технология обладает следующими достоинствами:

возможность работать с очень твердыми породами;
не разрушенный столб керна лучше всего отвечает целям геологоразведки;
возможность вести разработку не только вертикально, но и под любым углом, включая горизонтальное расположение ствола (в этом случае проходка с самого начала ведется с обсадной трубой);
достигается большая глубина при малом сечении скважины;

Минусы:

этот метод немного дороже;
при большой глубине бурения коронки быстро снашиваются, нужен запас;
при использовании глинистого раствора есть риск заиливания водоносного горизонта.

Наши консультанты бесплатно помогут вам выбрать способ бурения наиболее экономичный, но при этом достаточно эффективный для решения ваших задач.

Наш колонковый бур и другое оборудование для устройства скважин

Мы используем для бурения установки на колесном и гусеничном ходу. Насосное и буровое оборудование может работать либо на электричестве, либо от двигателя машины.

Бурильный инструмент:

трубы тонкостенные или стандартные. Стандартные универсальны, тонкостенные используются в основном для горизонтальных скважин;
коронки. Алмазные коронки для колонкового бурения (с необходимым запасом) – для скальных грунтов, победитовые – для пород средней твердости и т.д. Оптимальный диаметр колонкового бурения для геологоразведочных работ – до 16 см, в строительстве – до полутора метров;
штанги для наращивания колонны;
шламовые трубы;
сальники промывочные для закачки в скважину промывочного раствора и последующего отвода жидкости;
переходники для соединения частей конструкции: штанг, вращателей, сальников;
дополнительные долота для увеличения глубины бурения в труднодоступных местах;
вспомогательные приспособления для спускоподъемных операций: подкладные вилки, элеваторы и т.д.

Бурильная коронка представляет собой кольцо из трубной заготовки. На рабочем конце располагаются алмазы или твердосплавные резцы. В верхней части кольца имеется наружная трапециевидная резьба, изнутри поверхность коническая.

Колонковая труба изготавливается по 51682-2000 ГОСТ из стали марки прочности К. Наиболее распространены ниппельные трубы с резьбой с обеих сторон. Стандартная длина ниппеля – 17 см. Для повышения износостойкости трубы закаливают с применением ТВЧ по полметра с каждой стороны. А чтобы не заедала резьба, обрабатывают по технологии карбонитрации.

Виды переходников:

переводные – есть наружная и внутренняя ответная часть;
ниппельные – наружное соединение с обеих сторон;
муфтовые – внутреннее соединение с обеих сторон;
фрезерные. Под колонковую трубу – наружная резьба, для труб с замковым соединением – внутренняя;
шламовые – аналогично: для муфтово-замковых соединений – внутренняя резьба, для труб колонковых и шламовых – наружная;
противоаварийные – для отсоединения колонкового набора в случае его заклинивания в скважине;
наддолотные – для соединения шарошечных долот с направляющими трубами.

Процесс устройства скважин на примере вращательного колонкового бурения

На первом этапе мы готовим яму под раствор для промывки. Глубина ямы – не менее двух метров. Далее мы разравниваем площадку и собираем бурильную установку. После сборки выполняем пробное забуривание, устанавливаем в устье направляющую трубу.

Последнее подготовительное действие – устройство системы очистки жидкости от шлама. Для глинистого раствора достаточно грубой очистки, для воды требуется более тонкая.

Далее мы производим забуривание на проектную глубину с одновременным извлечением керна выбранным способом. Когда проектная отметка достигнута, тампонируем скважину. В дальнейшем ее при необходимости можно расширить с помощью другой технологии.

Услуги по колонковому бурению в ПСК «Основания и фундаменты»

Мы предоставляем клиентам любые услуги разведочного бурения, а также выполняем все работы предварительного цикла строительства в Москве и ряде других регионов:

геологоразведочные исследования для научных, строительных, горнодобывающих учреждений полевыми и лабораторными методами;
гидрогеологические, инженерно-геологические исследования;
испытания грунтов;
исследования возможных последствий строительства для окружающего ландшафта, существующей застройки и проложенных коммуникаций;
проектирование фундаментов и подпорных стен;
все виды бурения: колонковое, шнековое, роторное, алмазное, с промывкой, продувкой и др.;
бурение любых пород – скальных, рыхлых, вечномерзлых, а также асфальта и железобетона;
все виды буронабивных свай;
погружение свай ударным и другими методами, разбивка и устройство свайных полей;
монтаж любых фундаментов – свайных, плитных, столбчатых, ленточных, комбинированных;
монтаж ограждений из шпунта и буросекущих свай;
реставрация старых фундаментов;
укрепление стен, перекрытий и других несущих конструкций;
демонтаж.

У нас вы можете заказать работы по колонковому бурению с нуля и под ключ. Обращайтесь, звоните 8 (495) 133-87-71 или пишите онлайн.

Источник: inzhenery.ru

Бурильный инструмент при колонковом способе

В качестве грунторазрушающего устройства применяется специальный инструмент с твердосплавными режущими частями или алмазными вставками.

Рис.1. Бурильная коронка с твердосплавными сменными резцами для колонкового бурения.

На кольцеобразном корпусе из легированной стали крепятся специальные замки для установки режущих пластин из твердого сплава. Пластины крепятся винтами и, по мере износа или притупления, заменяются на новые. На корпусе выполняется трапецеидальная многозаходная резьба для установки на бурильную колонковую трубу.

Конструкция коронки и технология способа бурения позволяет проходить самые твердые скальные породы при сохранении достаточной производительности. Этому способствует также применение воды или глинистого раствора в процессе проходки ствола. Кроме назначения выноса продуктов бурения из скважины, эти среды работают и как смазывающе-охлаждающие жидкости.

Трубы колонковые (обсадные)

Эти изделия производятся по специально разработанному ГОСТу 51682-2000. Их назначение – колонковое бурение при разведке на твердые полезные ископаемые, для добычи воды, разведочно – геологических изыскательских работах и в строительстве для получения лидерных скважин.

Одной из распространенных исполнений изделия колонковые трубы являются изделия с соединениями в виде ниппелей. Оба конца таких деталей имеют наружную резьбу, а сами трубы – внутреннюю.

Материалом для изготовления обоих изделий является сталь по группе прочности «К», по согласованию с потребителем применяется сталь марки 45.

Чтобы повысить устойчивость поверхности к износу, колонковые трубы по их концам на расстоянии порядка 500 мм подвергаются закалке с применением ТВЧ. Для таких изделий твердость поверхности должна быть не менее 40 единиц по Роквеллу. А чтобы исключить «заедание» резьбы, ниппеля обрабатываются способом карбонитрации. Твердость поверхности по резьбе не менее 50 Роквелла. Длина ниппелей стандартная и составляет 170 мм.

Колонковые трубы допускается использовать по прямому назначению повторно.

Длины изделий варьируются в пределах 0.4 – 6 метров в зависимости от применяемых технологий бурения и особенностей применяемого для этого оборудования. Длина труб оговаривается в договоре на их поставку

Технологические особенности колонкового способа

Колонковое бурение скважин производится следующим образом:

В задании на выполнение работ указывают географические координаты скважины ее назначение и параметры.
Бурящая организация самостоятельно добирается до места назначения, применяя для этого самоходные бурильные установки на базе различных средств грузового автотранспорта или на гусеничном ходу.
Производится подготовка площадки под установку буровой установки, которая должна быть строго горизонтальной.
Изготавливаются емкости для воды или глинистого раствора, применяемого при бурении скважины.
Обычно для промывки скважины применяется чистая вода. Но при прохождении водно-песчаного слоя необходимо использовать глинистый раствор, в процессе бурения укрепляющий стенки шурфа от обрушения. В специальных случаях вместо глины применяется жидкое стекло.
Применение промывки при прохождении рыхлых гравийно – каменистых горизонтов неэффективно, ввиду того, что промывочная жидкость активно уходит внутрь грунта. В таких условиях единственным вариантом продолжения бурения является обсадка стенок скважины металлической трубой.
При необходимости исследования геологического разреза местности в месте бурения, керноприемник периодически извлекают для исследования образцов кернов.
В определенных условиях колонковое бурение становится более эффективным при продувке скважины сжатым воздухом от компрессора.
Колонковое бурение скважины по твердым грунтам возможно с обсаживанием ее стенок только при достижении проектной глубины.
Способ позволяет осуществлять бурение под углом, а также для проходки горизонтальных «проколов». В таком случае обсадка применяется с самого начала процесса.

Оборудование для колонкового бурения

Чем бурить скважину при использовании технологии колонкового процесса, зависит от ее размеров и назначения. Спектр машин и приспособлений весьма разнообразен и широк.

Рис.5. Буровые станки и установки различного назначения

Буровые станки и установки производятся по всему миру, что говорит о популярности способа водообеспечения из скважин. Для промышленного и разведочного бурения производятся агрегаты на базе тяжелых грузовиков, тракторов или вездеходов. А вот для водоснабжения предлагается целая гамма легкого оборудования, пригодного как для предприятий малого бизнеса, так и для использования при самостоятельном исполнения скважин на воду. Оборудование производится практически во всех странах мира.

Рис.6. Мобильная буровая установка на гусеничном ходу

Достоинства и недостатки колонкового бурения

К несомненным положительным сторонам процесса следует отнести такие, как:

относительно высокую скорость проходки на любых грунтах, снижающую себестоимость объекта в целом;
возможность подробного изучения геофизических данных на участке бурения по кернам;
пониженную энергоемкость процесса.

В то же время имеется существенный недостаток, характерный для всех процессов, при которых применяется глинистый раствор – возможное заиливание водоносного слоя продуктами промывки при вскрытии пласта.

Советуем почитать: Обсадная труба

Источник: oburenie.ru

Технологические особенности способа

Говоря о технологических особенностях, стоит выделить следующие аспекты и нюансы проведения работы:

Для колонкового бурения подойдёт не только плотный, но и сыпучий грунт. Наличие большого разнообразия коронок позволяет бурить максимально плотные и твёрдые породы грунта.
Ствол скважины на выходе получается идеально ровным, что обусловлено особенностями механизма. Наличие современного оборудования позволяет выполнять работы даже при наличии неровного ландшафта местности.
Трубы, образующие колонну, можно использовать повторно, поскольку срок службы не ограничен.
Оборудование для колонкового бурения предполагает своевременную замену коронки, поскольку спустя время она приходит в негодность и затупляется. Для увеличения срока службы коронки перед использованием новой насадки рекомендуется производить долбление грунта, что значительно продлевает срок службы изделия.
Для идеального колонкового бурения площадка с буром должна находиться в ровной горизонтальной плоскости.

Если говорить о бытовой сфере деятельности подобных систем, то колонковый способ бурения предполагает монтаж бурильного оборудования на грузовые автомобили, где, например, выделяют Камаз, МАЗ, Урал и прочие варианты. Это добавляет проходимости, позволяет добираться в самые отдаленные уголки.

Наличие двигателей внутреннего сгорания позволяет использовать энергию этого двигателя для непосредственной работы автономно.

Сферы использования подобной технологии

Практика показывает, что колонковый бур можно использовать в следующих отраслях:

Горнодобывающая промышленность. Здесь крайне важно определить тип горной породы, чтобы правильно подобрать переходники с керном под буровую установку и изучить тип горной породы. Именно поэтому часто достают сам бур, чтобы определить породу залегания на конкретном участке.
Водоснабжение в частной и промышленной сфере. Благодаря возможности бурить на большую глубину, такие системы широко используются в вопросах колонкового бурения скважин для водоснабжения домов и поселков городского типа.Такой способ позволяет получить экологически чистое строительство скважины. При соблюдении технологии вода на выходе получится чистой, что позволит ей использоваться даже в закрытом контуре отопления, пропуская через тепловые насосы. Но, чтобы этого добиться, важно провести геодезическое сопровождение строительства.
Строительство. В основном такие установки используются для бурения в капитальном строительстве. То есть, при возведении многоэтажных домов сегодня активно используется технология свайных фундаментов, предполагающая предварительную подготовку основания. Для этого важна геологоразведка и инженерно-экологическое изыскание, которое позволяет определить залегание породы, наличие крупных камней на той или иной глубине. В подготовленное отверстие либо заливают или забивают сваю, либо устанавливают железобетонную конструкцию.

Особенностью такой технологии можно считать возможность пробурить грунт под нужным углом, а также в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Суть технологии

В технологии колонкового бурения скважин грунта лежит разрушающий механизм, который представляет собой режущий элемент с алмазными проходками. Наличие алмазной коронки позволяет в короткие сроки проходить грунт на большую глубину независимо от диаметра.

По причине того, что количество оборотов вращения алмазной коронки будет высоким и сопротивление грунта также будет значительным, сама буровая установка должна быть тяжелой и мощной. В качестве основы и мобильной установки выбирают грузовой автомобиль. Сама коронка, а также специальная труба, на которой насажена фреза, должна быть выполнена из стали твердой породы, в том числе содержащей вольфрам, победит и алмаз. В качестве трубы используется пустотелый цилиндр.

Какие типы коронок могут применяться для колонкового бурения:

Применение алмазных резцов по периметру трубы позволяет бурить равномерно, не разрушая грунт изнутри. Установка колонкового бурения при наличии бура диаметром до 160 мм позволяет преодолеть за одну смену 3 сотни метров. Именно это и является ценным преимуществом системы во время проведения геологоразведки.

Если геологоразведка прошла удачно, по этому же самому месту можно произвести повторное бурение, что в дальнейшем позволит оборудовать полноценную скважину или добывать твердые полезные ископаемые.

Этапы процесса

Весь технологический процесс работы можно разбить на следующие этапы:

Подготовка рабочей поверхности и изучение кадастрового плана. Здесь важно обустроить нормальный процесс подъезда к месту бурения, освободить от постороннего мусора и травы. Важна выкипировка участка для улучшения качества выполняемой работы.
В работе будет использоваться не только бурильная установка, но и машина с промывочной жидкостью. Для слива необходимо недалеко от места колонкового бурения выкопать яму до 2 кубических метров для слива отработанной жидкости от шлама.
На месте колонкового бурения необходимо пробить грунт, чтобы там разместить основную часть ствола и впоследствии наращивать ее по мере необходимости.
Во время колонкового бурения внутренняя полость трубы будет заполняться отработанным грунтом. Именно поэтому необходимо чаще извлекать из трубы породу на поверхность. После извлечения труб бур снова погружают в землю и бурят до достижения необходимой глубины.

Во время бурения необходимо промывать отверстия для упрощения рабочего процесса. Если же это невозможно по ряду причин, то работа может быть выполнена на сухую, что крайне нежелательно для режущего элемента. В случае использования алмазной коронки, соединенной с трубой, специалисты применяют эмульсию специального типа.

Если работы выполняются по песчаному грунту, то в эту эмульсию необходимо добавлять жидкое стекло, а также массу, содержащую глинистый раствор, что может укрепить стенки колонны.

Если мы говорим о работе в неустойчивой почве, то для укрепления столбика колодца необходимо обустраивать обсадную трубу. При этом сама технология промывки может быть заменена продувкой сжатым воздухом.

Как на практике происходит процесс колонкового бурения с промывкой скважины:

Источник: provodoprovod.ru