Колонковое бурение скважин представляет собой весьма популярный способ проделывания скважинных отверстий. В отличие от стандартных полнопроходных долот (чаще всего используют долот PDC), коронками пользуются более точечно. Они не разрушают породу по всему периметру, а вырезают ее с помощью давления по радиусу рабочего инструмента.
Такая технология дает бурильщикам много интересных преимуществ, о которых сейчас и пойдет речь в данной статье.
1 Область применения и особенности
Данный способ характеризуется тем, что грунт разрушается по кругу, очерчивая контуры диаметра будущей скважины. Когда осуществляется бурение колонками, внутренняя часть отверстия остаётся целой. Этот керн в последующем извлекается на поверхность.
Давление на грунт идет с помощью специальных коронок — пустотелых цилиндров со специальными резцами на одной из сторон. Эти резцы и выполняют основную работу по бурению. Они вгрызаются в породу, в то время как пустотелая часть попросту заполняется грунтом, что отсекается от общей матрицы.
Стоит заметить, что с помощью колонкового бурения можно разрабатывать не только горные породы, но и выполнять бурение на строительстве. Например, алмазные способы бурения коронками применяются для создания отверстий в монолитных железобетонных конструкциях. Более того, этот способ на стройке считается самым приоритетным.
Станок колонкового бурения устанавливается там, где необходимо проведение разведывательных работ. Он предназначен для получения цельных пород.
Такой способ идеален для проведения анализа структуры и свойства почвы, так как исследователям необходимо всего лишь извлечь грунтовый цилиндр из рабочей колонки.
Рассматриваемый способ обладает следующими особенностями:
- Колонки для скважины способны извлекать из отверстия керны – целую часть грунта.
- Буровые установки колонкового бурения рассчитаны на работу под различными углами к поверхности.
- Коронки колонкового бурения способны обрабатывать грунты различной степени твердости.
- Буровые станки колонкового бурения проделывают глубокие скважины, которые отличаются относительно небольшим диаметром.
- Станки колонкового бурения имеют относительно небольшой вес, что обусловливает их маневренность.
к меню ↑
1.1 Принцип и технология работы
Технология колонкового бурения применяется для исследовательских работ. Для этих целей подойдёт классические автомобильные шасси на которое устанавливают бурильную установку, но на сложных рельефах могут использоваться и специальные машины. Например, устройства на гусеничном приводе или даже специальные системы, которые используют исключительно для бурения.
Станок колонкового бурения работает на высоких оборотах с момента запуска и до завершения технологического процесса. Это обусловливает тот факт, что колонки для скважины быстро изнашиваются под воздействием высоких нагрузок. Впрочем, скорость вращения можно регулировать, например, если надо пройти участок с мягкими породами, что склонны к осыпанию.
Читайте также: про бурение скважин под сваи фундамента — описание технологии.
Для продления её жизнеспособности применяются специальные устройства, которые снижают вибрационные действия. Колонковый способ предполагает обязательную процедуру промывки. Буровой станок колонкового бурения использует для этих целей воду или специальные растворы, которые способствуют защите скважины от разрушений и обвалов.
Алмазное устройство осуществляет бурение только по краю. Внутренняя порода заполняет ствол шнека и поднимается на поверхность. Колонковый способ предполагает, что все используемые в работе инструменты соответствуют соосности формируемой скважины.
Буровой станок колонкового бурения способен работать с высокопрочными породами. Более того, в таких условиях он даже производительнее стандартных матричных или шарошечных долот, так как прилагает меньше усилий для разработки аккуратных отверстий в грунте.
Для этих целей необходим специальный твердосплавный инструмент. Алмазное породоразрушающее устройство подлежит замене или восстановлению в случае потери своих физических кондиций. Новую коронку перед использованием следует обработать бурильным долотом. В некоторых случаях достаточно просто заменить кольцо с резцами на коронке.
После того, как механизмы бурового станка колонкового бурения выполнили свою миссию, в работу включаются шнековые машины, которые завершают процесс бурения скважины.
к меню ↑
1.2 Оборудование для колонкового бурения
Как вы сами понимаете, в работе придется применять различного рода оборудование. Для данного вида работ применяют следующий инструмент:
- Колонковые снаряды, которые бывают стандартными и тонкостенными. Первые рассчитаны на вертикальные работы вниз и вверх по горизонту, а также для горизонтального бурения до 45 градусов. Вторые используются исключительно для горизонтального бурения.
- Алмазные коронки представляют собой породоразрушающий инструмент, которым оборудуется буровая установка для колонкового бурения. Эти устройства с одинаковым успехом справляются и с твердыми, и с рыхлыми породами.
- Штанги и стальные обсадные трубы, которые необходимы для формирования прочной внутренней поверхности скважины.
- Переходники применяются для стыкования резьбовых соединений, в том числе на буровых штангах, комплектующих, промывочных сальниках, вращателях.
- Промывочные сальники пробки, которые обеспечивают подъём керна из скважины.
- Колонковые долота служат для углубления скважинного отверстия.
к меню ↑
2 Какие этапы и нюансы колонкового бурения?
Теперь рассмотрим непосредственно технологию бурения, так как в ней тоже есть свои нюансы. На них стоит обратить внимание в обязательном порядке.
Буровая установка для колонкового бурения в ходе работы выполняет следующие этапы:
- Подготовка поверхности, где будет производиться монтаж установки.
- Формирование ям в грунте в непосредственной близости от площадки для закачки промывочного раствора. После этих работ начинается процесс бурения скважин.
- Бурение, когда буровой снаряд вращается и проникает в почву. Параллельно с этим процессом в отверстие подаётся промывочная жидкость: вода или специальный раствор.
- Наполнение трубы керном. Периодически шнек необходимо извлекать на поверхность, по керну можно без труда определить глубину сформированного отверстия.
Первые два этапа выполняются скорее рабочим персоналом. Последние же два — это уже использование непосредственно бурильной системы колонковой разработки.
При работе необходимо обращать внимание на следующие нюансы:
- Бурение скважин для воды следует производить с промывкой. Воду применяют там, где присутствует устойчивый грунт. Когда обрабатывается песчаная порода, то для промывки применяется специальный раствор, который укрепляет скважину. Для этих целей подходит жидкое стекло или глинистая масса.
- Вместо промывочного раствора может применяться воздух, который поступает в скважину по колонковой трубе.
- Когда работа ведётся на неустойчивом грунте, то применение промывочных жидкостей неэффективно. Укрепление скважин производят обсадными трубами.
- Частота вращения бурового снаряда регулируется в зависимости от прочности грунта.
- Если работы ведутся в слоях твердых пород, то установка обсадных труб производится на заключительном этапе бурения.
к меню ↑
Источник: ByreniePro.ru
Сфера применения колонкового бурения
Колонковое бурение – метод, позволяющий с наибольшей точностью определять глубину расположения кровли и подошвы грунтовых слоев, а также глубинную отметку зеркала грунтовых вод.
Колонковая буровая технология широко применяется в таких отраслях:
- Водоснабжение в промышленной и частной сфере. Бурение скважин для частного водоснабжения, организация водозабора целых поселков или городских кварталов эффективно выполняется колонковым бурением благодаря тому, что бур легко проникает на большие глубины. Колонковый снаряд способен поднять практически любую разрушенную породу кроме водонасыщенных и рыхлых несвязных грунтов (песков, гравия, гальки);
- Геологоразведка в горнодобывающей промышленности. При проходе горной породы происходит точечное воздействие на грунт по радиусу вращения. Другими словами, снарядом, конструктивно напоминающим трубу, выбуривается цельный массив горных пород без нарушения их структуры и состояния.
- Строительство. Проведение инженерно-геологических исследований для изучения физико-механических свойств грунтов, состояния пород. Колонковая технология предоставляет возможность с высокой точностью выявить УГВ и отобрать пробы воды для изучения их агрессивности по отношению к бетону.
В ходе колонкового бурения извлекается керн – столбик грунта или смежных грунтовых слоев. Керн характеризуется цельной естественной структурой, что обеспечивает проведение всестороннего анализа изучаемой породы. Бурение колонковой трубой позволяет с наивысшей точностью определить глубину залегания породы с целью изучения.
Использование колонкового бура в строительстве существенно облегчает и ускоряет процессы. В подготовленное колонковым буром отверстие легко забивается свая либо монтируется готовая железобетонная конструкция. Колонковое бурение позволяет создавать цилиндрические отверстия в кирпичных и бетонных конструкциях.
Технология проведения работ и оборудование
Известны два метода использования колонкового бура: работа с подачей жидкости на забой или на сухую, то есть без бурового раствора.
Бурение без использования бурового раствора применяется в случае, если несвязные грунты пропитаны естественной влагой в достаточном для проходки и извлечения количестве. Воду также не подают в ствол выработки при проходке по текучепластичным, мягкопластичным и тугоппластичным суглинкам/глинам, твердым и пластичным супесям.
Жидкость в обязательном порядке применяют при разбуривании скальных и полускальных горных пород. При отсутствии воды в этом случае углубление происходит значительно медленнее. Помимо этого существенно возрастает вероятность преждевременного выхода из строя коронки, в связи с чем бурение на сухую считается более затратным.
При бурении с буровым раствором скорость углубления существенно возрастает. Чаще всего данный способ применяется при бурении скважин значительной глубины. Это позволяет выполнить работы в кратчайшие сроки с минимальным риском повреждения коронки.
Еще воду под высоким напором подают на забой в процессе разработки скважины в рыхлых несвязных грунтах, если отбор керна не является задачей. Струей воды в данном случае просто промывают забой, освобождая ствол выработки от разрушенного грунта.
Принцип колонковой методики
Основным элементом при колонковом бурении является разрушающая режущая деталь, установленная на подошву колонковой трубы. Называют ее коронкой. Для проходки скальных пород применяют особые коронки, оснащенные алмазными резцами.
Именно алмазная коронка обеспечивает практически беспрепятственное прохождение бура на большую глубину при проходке водозаборных выработок на известняк. То есть при разработке скважин, заглубленных в коренные породы, в трещинах которых в результате многовековой конденсации формировались запасы наиболее чистой подземной воды.
Горная порода разрезается с помощью коронки, вращающейся на высоких оборотах. Скорость вращения бура можно регулировать в зависимости от плотности разрабатываемого грунта. Коронка “вырезает” грунт только по краю своеобразного цилиндра, центральная часть которого продавливается в колонковую трубу.
Для извлечения керна буровой снаряд поднимают на поверхность. Захваченный им грунт буквально выдувают из колонкового бура струей воздуха, поданной в верхнюю часть трубы. Процесс выдува ускоряют, простукивая снаряд кувалдой.
Колонковые буры при прохождении прочных пород обладают большей производительностью, чем матричные и шарошечные долота. Это обусловлено высокой скоростью вращения бура, благодаря чему снижается степень прикладываемых усилий на разработку.
Вдобавок, долота полностью разрушают породу, которую нужно будет “вычерпывать” желонкой или подавать воду с напором для промывки забоя. По сути придется дважды, а то и трижды проходить один и тот же отрезок: сначала разрушать, затем расчищать. Колонковая технология позволяет пройти и расчистить забой за один прием.
Станки и буровые установки
Выбор станка или буровой установки определяется назначением скважины и ее диаметром. Популярность способа колонкового бурения обуславливает производство буровых установок и станков во всем мире. Тяжелые трактора, грузовики и вездеходы подходят для установок, предназначенных для разведочного бурения.
Чаще всего бурильное оборудование монтируется на классические автомобили марок МАЗ, КАМАЗ, Урал. Однако есть варианты монтажа и на более легкую технику, которая применяется для бурения скважин на воду в частном строительстве.
При ручном вращательном бурении колонковую трубу заменяет его исторический предшественник – стакан. Этот снаряд представляет собой укороченный вариант колонковой трубы с заостренной кромкой на подошве. Стакан вручную или с использованием мотобура закручивают в землю и извлекают на поверхность все, что в него набилось.
Оборудование для проходки и обустройства скважин
При реализации колонкового бурения необходимо оборудование, позволяющее производить работы на глубине, разрабатывать и извлекать самые различные типы горных пород. При производстве работ должен обеспечиваться периодический подъем на поверхность разрушенного снарядом материала.
Стандартный набор бурового инструмента
Для качественного выполнения работ требуется:
- Колонковые снаряды. Применяются как для горизонтального бурения, так и для проходки вертикальных выработок. С помощью стандартных колонковых труб возможно проведение бурения под углом до 45 градусов. Тонкостенные колонковые снаряды могут быть использованы исключительно лишь для горизонтального бестраншейного бурения при прокладке коммуникаций.
- Коронки. Это разрушающий породу инструмент, которым оснащается колонковая труба для облегчения вырезки керна в горной породе. Для бурения осадочных связных и несвязных грунтов применяются латунные коронки. Для проходки скальных пород, формирования отверстий в бетоне, асфальте, кирпичной стене выпускают твердосплавные коронки с алмазными резцами.
- Стальные обсадные трубы. Необходимы для обсаживания выработки – формирования ствола скважины, производимого одновременно с ее заглублением. Их диаметр равен диаметру скважины. Обсадку для водозабора подбирают заранее, ориентируясь на диаметр колонковой трубы и насоса, который планируется эксплуатировать в скважине.
- Штанги. Это скручиваемые между собой узкие трубы. Используются для наращивания буровой колонны. Проще говоря, они поочередно привинчиваются к вершине колонковой трубы, чтобы ей можно было передать вращательное движение на глубине, превышающей высоту снаряда. Высота колонковой трубы + высота колонны буровых штанг = глубина выработки.
- Переводники. Необходимы для обеспечения стыковки резьбовых соединений различающегося диаметра, которые присутствуют на буровых штангах, вращателях, промывочных сальниках и других комплектующих.
- Промывочные пробки и сальники. С их помощью обеспечивается подъем на поверхность разрушенного грунта, если нет необходимости в отборе цельного керна. В этом случае на забой подается вода, вымывающая под напором разрушенный грунт на дневную поверхность.
- Долота. Их используют с целью углубления отверстия скважины в наиболее трудных для прохождения колонкового бура местах. При применении долота иногда с вращательного бурения переходят на ударно-канатное.
Представленный инструмент является стандартным набором для проведения бурения по колонковой технологии. В отдельных случаях, в зависимости от сложности разработки, могут потребоваться дополнительные инструменты и оборудование.
Особенности конструкции колонковой трубы
Конструкционная особенность снаряда при колонковом бурении обусловлена максимальным сохранением целостности керна и заключается в кольцеобразном расположении вокруг свободного прохода. Одной из важнейших характеристик считается коэффициент керноотбора. Его определяют как отношение диаметра керна к наружному диаметру инструмента.
Инструмент для колонкового бурения стандартизирован, различается в основном только диаметром. По конструкционным признакам колонковые трубы классифицируют на одинарные и двойные. Одинарные снаряды, предназначеные для работы в обычных геологических условиях, отлично подходят для разработки водозаборных скважин.
Двойной инструмент с не вращающейся внутренней трубой применяют только в геологоразведке. Нужен он для извлечения образцов пород, которые легко разрушаются под воздействием самых разных факторов. Он позволяет отобрать пробу в естественном сложении, с природным процентным содержанием полезных ископаемых и пустой породы.
Все колонковые трубы рассчитаны на применение продувки, подачи бурового раствора на забой и промывки скважины. Их верхушка оснащена технологическим отверстием, через которого производится нагнетание воды или струи воздуха.
Специфика режущей части снаряда
Любая коронка представлена в виде кольца с находящейся сверху резьбой, необходимой для прикручивания к колонковой трубе, и резцами, расположенными на нижнем торце. Резцы бывают цельнолитыми или приваренными к этой режущей металлической детали.
При колонковом бурении используют следующие коронки:
- Твердосплавные – мелкорезцовые, ребристые.
- Алмазные – импрегнированные и мелкоалмазные.
Твердосплавные режущие элементы предназначены для бурения “мягких” грунтов. С их помощью производится бурение всех видов глинистых пород любой консистенции, полускальных пород, маловлажных и влажных песков плотного сложения и средней плотности. Для проходки по песчаникам и мергелям берут коронки с вольфрам-кобальтовыми резцами.
Мелкорезцовые коронки предназначены для бурения средней твердости пород малой абразивности. Они оборудуются резцами восьмигранного либо квадратного сечения. При расположении резцов на различной высоте также достигается ступенчатость забоя, преимущества которой были изложены выше.
Ребристые коронки предназначены для бурения твердых пород средней абразивности. Резцы таких коронок состоят из стального цилиндрического либо призматического штабика с твердосплавной вставкой. При этом даже в случае износа коронки не снижается эффективность ее работы.
Коронки с алмазными резцами предназначены для разбуривания скальных и полускальных пород высокой абразивности.
Число ребер определяется конструкцией коронки и ее диаметром – их может быть от трех до шести. Ускорения процесса разрушения породы можно добиться смещением вверх ребер относительно торца коронки. Таким образом, обеспечивается ступенчатый забой и облегчается прохождение промывочной жидкости.
Трубы для обсаживания ствола скважины
Как колонковые, так и обсадные стальные трубы производятся по ГОСТу 51682-2000. В геологоразведке и в инженерной геологии они используются для предотвращения обрушения грунта на забой, что не позволило бы понять, на какой глубине один геологический слой сменяется другим.
В обустройстве водозаборных выработок обсадные трубы формируют стенки скважины. В собранную из них обсадную колонну погружают еще одну, эксплуатационную, колонну труб. Сейчас ее чаще всего собирают из пластика. Эксплуатационную колонну снабжают фильтром для удерживания песчинок и мелкого гравия при откачке.
Наибольшее распространение получили обсадные трубы с ниппельным соединением. При этом трубы имеют с одной стороны внутреннюю резьбу, а с противоположной – наружную. Ствол выработки из труб с резьбой собирается предельно просто и быстро.
Есть обсадные трубы, предназначенные для сварных соединений. В частном секторе их не используют из-за трудоемкого процесса сборки колонны.
Как обсадные, так и колонковые трубы изготавливаются из стали марки 45 с группой прочности «К». Для повышения устойчивости к поверхностному износу концы труб закаливаются. В зависимости от используемого бурового оборудования и диаметра погружного насоса в устройстве частных водозаборных выработок используют трубы диаметром от 100 до 200 мм.
Этапы колонкового бурения
До начала проведения работ нужно изучить кадастровый план и произвести подготовку рабочей поверхности. Необходимо обеспечить беспрепятственный подъезд к месту проведения бурения как самой бурильной установки, так и машины с промывочной жидкостью.
Следующим шагом будет рытье ямы объемом не меньше 2 куб.м – это позволит избежать необходимости использования дополнительного резервуар. Яма предназначена для слива грунтовых вод и отработанной промывочной жидкости. Для установки основной части ствола необходимо произвести пробивку грунта.
Далее выполняется соединение выбранной коронки с буровой колонковой трубой и подбора обсадных труб, которые по мере углубления будет наращиваться. Установку следует надежно закрепить, после чего производится запуск бурового станка.
По мере углубления и заполнения колонкового бура выполняется периодический его подъем на дневную поверхность и прочистка от грунта, захваченного инструментом в ходе бурения. После чего освобожденный от керна бур снова можно погружать в отверстие скважины для продолжения бурения.
Для подъема наверх колонну бурильных труб, состоящую из колонкового снаряда и штанг, разбирают. То есть последовательно отделяют штангу за штангой, пока не достанут из ствола колонковую трубу.
Оптимальным вариантом для разработки скважины частникам считается колонковое бурение, сопровождающееся промывкой. Никаких образцов отбирать в этом случае не нужно. Главное, быстро сформировать ствол и очистить его от шлама.Одновременно с тем выполняется подготовка выработки к предстоящей эксплуатации.
Для промывки можно использовать любую воду, вполне подойдет из соседнего пруда или речки. Бурение может производиться и всухую, если разрабатывается скважина на песок. Обычно в этом случае достаточно пары ведер воды в качестве бурового раствора лишь для охлаждения снаряда на забое.
При работе в рыхлых маловлажных песках для укрепления стенок отверстия в рабочий раствор рекомендовано добавлять жидкое стекло либо глинистую массу. В любом случае при прохождении бура сквозь горизонт с неустойчивой структурой оправданным будет укрепление стенок скважины обсадными трубами.
Технологические особенности процесса
В процессе углубления возможна регулировка частоты вращения бура. Нужно отметить, что слои осадочных горных пород бур легко преодолевает на низких оборотах. А вот при прохождении коренных скальных пород требуется повышение частоты вращения. При колонковом способе бурения можно проходить пласты различного состава и любой твердости.
Необходимо учитывать тот факт, что буровая установка должна располагаться на подготовленной выровненной горизонтальной площадке. Угол проходки можно регулировать в случае, если диаметр разрабатываемого отверстия скважины не превышает 1 метра. Затем вертикальность выработки поддерживается обсадной колонной.
Обсадные трубы можно использовать повторно, если сразу после проходки извлечь их из выработки. Колонковая труба – снаряд многоразового использования, чего нельзя сказать о коронках. Для бурения в осадочном горизонте их требуется не меньше двух, а то и более. При сооружении скважины на известняк предсказать число стертых коронок с точностью невозможно.
Буровую установку можно монтировать на автомобильную технику с высокой грузоподъемностью либо на гусеничную спецтехнику в случае проведения работ в условиях сложного рельефа. Более легкую мобильную технику можно использовать при бурении колонковым способом скважин на воду.
Достоинства и недостатки колонкового метода
Благодаря точечному действию коронки по своему радиусу обеспечивается аккуратное вырезание и вынесение на поверхность цельного керна. Технология применима для бурения пород до XII категории, можно работать как перпендикулярно, так и под углом.
Одним из важнейших показателей колонкового метода считается высокая производительность и скорость бурения.
Помимо этого можно выделить следующие достоинства:
- Объем бурения в случае применения промывочной жидкости или технической воды составляет 85%;
- Введение в рабочий раствор активных эмульсий дает возможность удержания стенок скважины в своем первоначальном состоянии;
- Благодаря снижению осевых нагрузок вследствие того, что порода разрушается не в сплошную, достигается снижение энергетических затрат.
- Метод позволяет работать с любыми породами, в том числе базальтовыми и гранитными.
- При использовании сборного мобильного станка возможно проведение работ в труднодоступных местах.
Наряду с достоинствами, колонковое бурение скважин также имеет и свои недостатки:
- При работе в трещиноватых породах зачастую возникает заклинивание керна, что ведет к необходимости извлечения трубы для его выбивания.
- При прохождении твердых пород из-за перегрева и прихватывания коронка быстро затупляется. Чтобы этого избежать, необходимо применять охлаждающую жидкость и снижать скорость подачи. Вследствие этого снижается скорость бурения.
- Маленькое сечение (до 200 мм) бурения не позволяет использовать мощные погружные насосы.
При разработке скважин на воду в случае применения глинистого раствора при вскрытии пласта велика вероятность заиливания водоносного слоя.
Выводы и полезное видео по теме
Видео 1. Начальный этап бурения скважины колонковым способом:
Видео 2. Колонковое бурение скважины в гранитной породе:
Началу проведения работ по колонковому бурению скважины должен предшествовать экономический расчет. Соблюдение норм безопасности и правил эксплуатации оборудования сводят к минимуму риск его выхода из строя, тем самым обеспечивая высокую эффективность работы, скорость бурения и снижение экономических затрат.
Хотите поделиться только вам известными тонкостями колонковой технологии? Располагаете полезной информацией по теме статьи? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме, задавайте вопросы и публикуйте фото по теме статьи.
Источник: sovet-ingenera.com
Технология колонкового бурения
Разведка месторождений на твердые полезные ископаемые, выполнение гидрогеологических и инженерно-геологических исследований осуществляется методом колонкового бурения. В зависимости от рельефа, подъездного пути и проектной глубины используются стационарные станки Зиф 650 или из ряда ЗиФ 1200.
Самоходные буровые установки УКБ на шасси автомобилей высокой проходимости Маз, КАМаЗ или КРаЗ бурят скважины до 500 метров с приводом от верхнего ДВС. Площадка вокруг запроектированной точки заложения скважины разравнивается для монтажа бурового оборудования. По завершении установочных работ в заданном направлении, ведется забурка скважины, с последующим закреплением устья направляющей трубой. В устойчивых породах, промывка ствола ведется с применением воды. В неустойчивых грунтах используются глинистые растворы, которые призваны укреплять стенки ствола от осыпания и разрушений.
Поскольку колонковое бурение скважины ведется на высоких оборотах, то во избежание интенсивного трения бурильных труб о стенки ствола, применяются специальные эмульсии. Обычно, эти поверхностно-активные включения (ПАВы) ориентированы на уменьшение вибрации бурильной колонны и их износа.
Колонковое бурение сопровождается разрушением породы не сплошным забоем, как при проходке артезианских скважин. Этот способ ведется, как правило, кольцевой алмазной или твердосплавной коронкой. Метод позволяет через полость коронки извлечь керн – монолитный столбик породы, по составу которой определяется наличие тех или иных полезных ископаемых.
В процессе работ, коронка, колонковая, переходник и набор нижних штанг должны строго соответствовать соосности. В интервалах высокой твердости пород между коронкой и трубой навинчивается твердосплавной расширитель. Это необходимо для калибрования ствола, с тем, чтобы увеличить работоспособность разрушающего инструмента. Помимо этого, перед спуском новой коронки, для разрушения остатков керна, дно скважины обрабатывается долотом. Подобная процедура предохраняет внутреннюю прослойку алмазов на коронке от разрушения керновым остатком.
Особенности колонкового бурения скважин
Колонковый способ, применяют на разведочных, артезианских скважинах большой глубины, в скальных трещиноватых породах. Особенность способа заключается в кольцевом разрушении породы, которая вымывается промывочной жидкостью. Раствор же подается в колонну труб грязевым насосом. Проходка скважин осуществляется вращением бурового снаряда, при котором породоразрушающая дробовая, твердосплавная или алмазная коронка внедряется в грунт. Образуемая при этом кольцевая выработка в виде керна входит в колонковую трубу с последующим подъемом его на поверхность. Метод успешно применяется для проходки на воду в однородных или трещиноватых интервалах на больших глубинах. При прямой промывке, промывочная жидкость по бурильным трубам достигает забоя, остуживает коронку и по зазору между стенкой ствола и колонной труб выбрасывает на поверхность выбуренный шлам. Процесс движения раствора при обратной промывке происходит в обратном направлении.
Промывку можно заменить продувкой воздухом. Преимущество этого варианта в том, что отпадает необходимость в жидкости или растворе. Но метод применим в породах, в которых вода отсутствует.
Достоинства колонкового способа бурения
Метод применим для пород XII категории по шкале Протодьяконова, вертикальной и наклонной конструкции на глубину до 1000 п. м. Важным достоинством колонкового способа считается вынос на поверхность цельного кернового материала. Помимо разведанных водоносных горизонтов, по керну определяется картина геологического разреза для обоснования наличия месторождения полезных ископаемых.
Но главное преимущество в высокой скорости проходки в породах от V категории и выше.
Объем бурения с использованием промывки технической водой или промывочной жидкостью составляет до 85%.
Для удержания стенок скважины, особенно, в водоносных слоях в глинистые растворы добавляются поверхностно-активные эмульсии.
Колонковое бурение обладает и экономическими показателями. Поскольку разрушение породы осуществляется не сплошным забоем, то сокращаются осевые нагрузки и, соответственно, энергетические затраты. Эффектным являются и сами буровые установки, отличающиеся компактностью, маневренностью, способностью вести работы в труднодоступных местах.
Недостатки колонкового способа бурения
В трещиноватых породах нередко происходит заклинивание керна, что приводит к дополнительному извлечению колонковой трубы и выбиванию керна.
Быстрое притупление коронки, вследствие ее перегрева и прихватывания в твердых породах. При этом приходится уменьшать скорость подачи, осевую нагрузку и использовать охлаждающую жидкость.
Маленькое сечение, до 160 мм, что исключает возможность использовать более мощные погружные насосы.
Стоимость колонкового бурения скважины
Стоимость 1 п. м. проходки в зависимости от отдаленности объекта, способа бурения, начального диаметра и конечной глубины, варьирует, обычно от 350 рублей. На цену напрямую влияет категория пород по буримости, коэффициент высотности и уклона, если работы предстоят проводить на склоне. В частности, колонковое бурение диаметром 160 мм по XII категории, на глубину 200 метров, составит 503 рубля за 1 метр погонный.
На стоимость могут влиять разные факторы, которые решаются в индивидуальном порядке.
Источник: byrim.com
