Колонковый способ бурения


Колонковое бурение как безошибочный метод определения месторасположения скважины на воду

Выбор месторасположения скважины на воду должен быть основан на результатах исследований, в том числе гидрогеологических. Один из самых точных методов исследования недр — бурение разведывательной скважины. Один из самых востребованных видов бурения разведывательной скважины — колонковое.

Содержание

Основное отличие колонкового бурения — разрушение проходимой породы по периферии забоя с полным сохранением ее центральной части в колонковой колонне. Чтобы было понятно: если на перфоратор прикрепить круглую коронку, вгрызться ею в цемент, получим мини-модель колонкового бурения, показывающую сам принцип — в цементе будет вырезан тонкий круг, центр останется в целости и сохранности. Правда, «керн» мы не вырвем из цемента (нечем заклинивать), но не суть — именно так проходит колонковое бурение скважин.

Установка на колесной базе


  1. Коронку соединяют с колонковой трубой.
  2. Колонковую трубу соединяют с бурильными трубами, наращиваемыми по мере проходки.
  3. Верхнюю бурильную трубу закрепляют в шпинделе бурового станка, работающего от двигателя посредством ременной передачи.
  4. Станок вращает трубы, коронка разрушает породу по периферии забоя.
  5. Образующийся в центре керн наполняет колонковую трубу.
  6. Насос подает промывочный раствор через шланг, сальник, бурильные трубы.
  7. Выходящий на поверхность раствор выносит разрушенную породу, проходит по желобам, где оседает шлам.
  8. Очищенный раствор насос вновь подает на забой.

Колонковое бурение скважин технология

При полном заполнении колонковой трубы керном его заклинивают, отрывают и поднимают наверх вместе со снарядом. Для этого прекращают бурение. Процесс останавливают и для смены рабочей коронки, когда она приходит в негодность (затупляется).

Режим бурения определяют по следующим параметрам:

  • вид коронки,
  • количество оборотов,
  • объем и качественные характеристики промывочной жидкости,
  • осевая нагрузка.

Зачастую используют утяжеленные бурильные трубы, и это не прихоть — их применяют не только для повышения нагрузки на коронку и снижения износа оборудования, но и в целях предотвращения отклонения скважины от вертикали.

В зависимости от состояния забоя в качестве промывочной жидкости используют:

  • аэрированный раствор,
  • глинистый раствор,
  • пены,
  • полимерные жидкости,
  • сжатый воздух,
  • эмульсии.

Керн извлекают двумя способами:

  1. Подъем бурильной колонны — столбик пород заклинивают и отрывают от забоя, поднимают вместе с колонной.
  2. Гидротранспорт — через бурильную колонну керн непрерывно подается на поверхность под давлением промывочного состава.

Второй метод считается перспективным. Продолжают разработки по его усовершенствованию, включая плавную регулировку скорости вращения в автоматическом режиме.

Скорость колонкового бурения скважин высока:

  • роторным методом — 100–3000;
  • турбинным — 60–900 оборотов в минуту.

Колонковое бурение скважин технология

В колонковом бурении используют:

  • колонковую трубу;
  • колонну бурильных труб;
  • коронку или колонковое долото (в зависимости от абразивных свойств и твердости исследуемых пород);
  • муфтово-замковые, ниппельные соединения;
  • промывочный сальник;
  • тройной переходник;
  • шламовую трубу.

В спускоподъемных операциях используют ключи, подкладывающие вилки, элеваторы.

Коронка — кольцо, сделанное из трубной заготовки. На изготовление идут:

На рабочем конце коронки находятся резцы, изготовленные из алмазов или твердых сплавов. По сути, коронка — кольцо с расточенной на конус внутренней поверхностью и правой трапецеидальной наружной резьбой в верхней части.


Колонковое бурение скважин технология

Впервые метод был предложен еще в 1862 году господином Лешо. Минуло полтораста лет с хвостиком, а колонковое бурение до сих пор востребовано, да еще считается перспективным. Причина длительности нахождения метода на пьедестале в его преимуществах:

  • столбике керна, извлекаемом на поверхность в целости, что открывает возможность тщательного исследования недр: керн показывает пласты в разрезе, ни один другой способ не дает таких точных данных;
  • использовании сравнительно легкого оборудования;
  • возможности бурения с отклонением вплоть до горизонтального: с применением этого метода проходят вертикальные, восстающие, многозабойные, наклонные скважины;
  • проходке любых пластов, включая базальтовые и гранитные;
  • малом диаметре пробуренной скважины (при разведке месторождений нефти — до 305 мм; воды — до 151 мм) при откровенно большой ее глубине.

Кольская сверхглубокая скважина была пробурена этим способом. На 7000 м произошел обрыв колонны в нестандартных грунтах; дальше бурили с отклонением и достигли отметки в 12 262 м — беспрецедентный результат в разведывательном бурении.


В обустройстве скважин на воду колонковое бурение — один из самых точных методов разведки. Он обеспечивает качественное вскрытие водоносного пласта, не оставляя места для предположений — поднятый на поверхность керн наглядно демонстрирует структуру пройденных грунтов и пород.

Не забываем: от качества вскрытия пласта напрямую зависят срок службы скважины и ее дебит. Они-то и составят экономию, хотя изначально кажется, что с разведывательным бурением выйдет дороже. Кроме того, пробуренную скважину можно использовать, продолжив ее обустройство после поднятия керна на поверхность (если его не подавали гидротранспортом).

Колонковое бурение проводят приблизительно как показано в ролике. То есть достоверны техника и сам процесс, а вот детали требуют пристального внимания.

По всей видимости, дыру сделали исключительно для съемок. Вокруг предполагаемой скважины нет приямков. Промывочная жидкость ведет себя как ей хочется. Выбросы бесконтрольны. На деле жидкость должна поступать в специально обустроенное заглубление, где выносимая порода будет оседать. Насос перекачает оттуда раствор и заново направит его на промывку забоя. В углубление раствор поступает по специальным желобам. Эти земляные работы проводят на предварительном этапе.

Мы не зря приводим в пример именно этот ролик: знание, как не надо делать — половина успеха. Самостоятельное колонковое бурение абсолютно бессмысленно: грамотно проанализировать керн могут только специалисты, и обращение к ним — необходимость. Однако контролировать этих специалистов вполне возможно и даже нужно. Показанное в видео неприемлемо. Даже если промывочную жидкость не используют вторично, то отвести ее должны туда, куда вам надо, а не уделывать весь участок выбросами породы.

Рекомендуем похожие статьи


  • Колонковое бурение скважин технология Обустройство кессона для скважины своими руками из бетона и кирпича или установка готового модуля
  • Колонковое бурение скважин технология Недорогой домик для скважины: строим своими руками за один день
  • Колонковое бурение скважин технология Автономное водоснабжение: как сделать кессон для скважины своими руками

Особенности технологии колонкового бурения скважин

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.

Колонковое бурение скважин технология

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.

Колонковое бурение скважин технология

Проход колонковым буром часто применяется для лучшей реализации шнековойтехнологии

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.

Колонковое бурение скважин технология


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.

Колонковое бурение скважин технология

Схема колонкового бурения скважиныс применением промывочного раствора

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.

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.

Колонковое бурение скважин технология

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.

Колонковое бурение скважин технология

Бурильные трубы для приема керна и поддержания правильного направления скважинного отверстия

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.

Колонковое бурение скважин технология

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.

Рекомендуем похожие статьи

Колонковое бурение скважин технология Насосная станция для дома и дачи своими руками: монтируем и подключаем самостоятельно

Что такое колонковое бурение скважин: технология работ

Существует множество типов бурения, причем каждый из них используется для своих целей и обладает целым рядом особенностей.

Колонковое бурение скважин технология

На сегодняшний день существует множество видов бурения. Они различаются в зависимости от целей использования скважины.

Колонковое бурение скважин осуществляется для геологоразведки, т.к. позволяет в предельно короткие сроки добраться до самых недр породы.

Основные понятия и особенности

Для разведки самым эффективным способом в 21 веке остается именно такое бурение скважин, технология которого предусматривает не дробление и извлечение породы, а сохранение ее в первозданном виде. Достигается это при помощи специальных насадок, которые производят резку лишь по периметру, тогда как в центре все остается нетронутым.

Максимальный диаметр – 160 мм, но чаще всего используются меньшие варианты, т.к. это позволяет проходить сквозь породу гораздо быстрее. Массивные более удобны в случаях, когда предстоит работать с пластами твердых пород, которые могут изогнуть или вовсе сломать небольшие коронки. При работе используются алмазные или твердосплавные коронки, т.к. все остальные варианты неспособны выдержать подобной нагрузки.

Традиционно используются различные методы буровых работ.

Колонковое бурение скважин технология

Технология колонкового бурения с промывкой: 1- насос для бурения; 2- шланг для нагнетания воды; 3- сальник; 4- колонна бурового инструмента; 5- переходник; 6- колонковая труба; 7- коронка; 8- желоба; 9- отстойник; 10- бак для промывочной жидкости

На сухую бурится достаточно часто, т.к. далеко не всегда есть возможность запасти необходимый объем воды и поддерживать его в надлежащем состоянии. Данный вариант медленный, причем достаточно дорогой, т.к. шанс на слом у коронки значительно повышается.

Бурение скважин с промывкой более надежно и позволяет продвигаться гораздо быстрее. Такой вариант весьма удобен в тех случаях, когда нужно сделать очень глубокие колодцы, причем начальный этап деятельности не интересует.

Извлеченный керн находится ровно в таком состоянии, как до этого находился под землей, благодаря чему можно осуществлять изучение материала на любой глубине. Поднимается вверх он 2-мя способами:

  1. Труба извлекается наружу, и из нее выбивается порода. Удобно на небольшой глубине, т.к. не потребуется присутствия дополнительной сложной техники.
  2. По специальной трубе-подъемнику керн выходит на поверхность. Другого варианта быстро извлечь породу с глубины в 1000 м не существует.

Рабочая деятельность

Колонковое бурение скважин технология

Машина для колонкового бурения скважин отличается высокой скоростью вращения бура.

Внешне машина для бурения скважин таким способом ничем не отличается от привычного шнекового, но на практике скорость вращения бура гораздо выше.

Перед началом работ нужно выкопать яму под промывочную жидкость. Глубина ямы делается обычно 1,5-2 м минимум, т.к. работа предстоит долгая. После этого вся остальная рабочая площадка очищается и разравнивается. Лишь на данном этапе можно начинать сборку машины для бурения скважин.

После того как все собрано, нужно смонтировать систему очистки промывочной жидкости от шлама (лишней извлеченной породы). Для воды используются более тонкая очистка, тогда как глиняный раствор очищается путем грубой очистки.

Схема бурения скважин организуется следующим образом:

  1. Пробивается ход в земле на нужную глубину.
  2. Во время буровой деятельности попутно идет ведро желонка. Именно в данной желонке скапливается порода, а при достижении максимального уровня ее извлекают.
  3. После того как желонка извлечена, на ее место фиксируется сменная.
  4. При помощи молотка ведро опорожняется. Удары наносятся по нижней части методично, но не очень сильно, дабы не повредить металл. При этом из трубы извлекаются продолговатые элементы породы, которые нужно осторожно руками собирать и откладывать для дальнейшего изучения.
  5. За время опорожнения желонки ей на смену приходит новая, после чего рабочая деятельность начинается с самого начала.

Дополнительные аспекты и итоги

Колонковое бурение скважин технология

Типы алмазных коронок: a – однослойная; б – многослойная; в – импрегнированная; 1 – объёмные алмазы; 2 – подрезные алмазы; 3 – матрица; 4 – корпус коронки; 5 – матрица, насыщенная мелкими алмазами.

Если есть необходимость осуществлять колонковое бурение на высоких оборотах алмазной коронкой, то придется использовать для промывки специальные эмульсии.

При работе в особо сложных условиях (твердые породы или абразив) нередко приходится приостанавливать деятельность, дабы заменить коронки. Чем прочнее порода, тем быстрее происходит затупление, поэтому всегда приходится иметь в запасе несколько экземпляров.

Самую большую сложность представляют скважины, которые обваливаются при работе, несмотря на глиняный раствор. Они требуют немало дополнительных вложений, т.к. приходится монтировать обсадные трубы.

После того как удалось обнаружить искомый пласт, нужно довести работы до самого его основания. После этого производят все необходимые вычисления, дабы добиться предельно точных данных об обнаруженном месторождении.

В самом конце инструмент извлекается, а скважина тампонируется. Вся дальнейшая деятельность осуществляется другой спецтехникой, которая при необходимости расширит уже готовую скважину до нужных размеров, после чего будут идти дальнейшие разработки.

Технологии бурения скважин существенно отличаются друг от друга, причем полезность каждой доказывается регулярно. Колонковое бурение позволяет за предельно короткие сроки достичь требуемой глубины, вне зависимости от дистанции.

Именно этот вариант считается лучшим среди всех аналогов в геологоразведке, т.к. позволяет добиться идеального результата в предельно короткие сроки.

Источники: http://aqua-guru.ru/skvazhina/kolonkovoe-burenie.html, http://strmnt.com/dom/comm/d-water/kolonkovoe-burenie.html, http://moyaskvazhina.ru/burenie/kolonkovoe-texnologiya.html

Источник: rusbyr.ru

Главные аспекты колонкового бурения ↑

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.

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.

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.

Колонковое бурение скважин: технология и оборудование ↑

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.

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.

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.

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.

Дополнительные нюансы ↑

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.

Видео: колонковое бурение скважины ↑

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.

Источник: strmnt.com

Колонковое бурение широко применяется при разведке месторождений твердых полезных ископаемых, а так же при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях, структурно-картировочных изысканиях и поисках нефтяных и газовых месторождений.

Ни один из известных способов колонкового бурения (вращательный с его разновидностями твердосплавным, алмазным и бескерновым, ударно-вращательный гидро и пневмоударниками, комбинированный) не является универсальным, дающим высокие технико-экономические показатели при любых условиях. Внедрение одного из способов без достаточных оснований может привести к снижению технико-экономических показателей бурения.

Основные факторы при выборе способа бурения (оборудования и всех технических средств):

  • геологические условия бурения (физико-механические свойства пород, наличие в разрезе зон осложнений, степени интенсивности водопритоков);
  • глубина, диаметр и профиль скважины;
  • географические условия размещения объекта разведки.

Выбрать способ бурения можно также на основании анализа статистического материала по ранее пробуренным скважинами. Если на данном объекте ранее не бурили ни одной скважины, способ бурения выбирают с учетом информации и опыта бурения по другим районам с аналогичными геологическими условиями.

Способ бурения рекомендуется выбирать по буримости пород для целых горнопромышленных районов, породы которых сходны по составу и физико-механическим свойствам (абразивности, твердости и динамической прочности).

Ниже на основании обобщения и анализа литературных данных и опыта геологоразведочных организаций приводятся рекомендации по рациональному применению способов бурения.

Вращательный способ:

  • бурение на больших глубинах (свыше 1000 -1200 м), где основная задача, определяющая выбор способа бурения, глубина скважины при любых геологических условиях;
  • бурение скважин в осадочных, основных и ультраосновных, глубинных изверженных горных породах, слабо и умеренно притупляющих породоразрушающий инструмент (Кабp≤l,5);
  • бурение наклонно-направленных, многоствольных и горизонтальных скважин;
  • бурение скважин, в которых требуется применение утяжеленных промывочных агентов (плотность более 1400 кг/м3);
  • бурение скважин породоразрушающим инструментом большого диаметра (ISO мм и выше).

Для сокращения времени на спуско-подъемные операции при бурении глубоких скважин алмазными коронками в нормальных и сложных геологических условиях, в породах, где стойкость коронки составляет не менее 15 — 20 м, целесообразно применять снаряды со съемными керно-приемниками (ССК, КССК).

Ударно-вращательный способ с применением гидроударников:

  • разбуривание сложного комплекса изверженных метаморфических и осадочных горных пород, сильно притупляющих породоразрушающий инструмент (Кабp≤2);
  • бурение скважин глубиной до КИИ) 1200 м, разрез которых представлен породами с различными физико-механическими свойствами (динамическая прочность которых изменяется в широких пределах), но при наличии на объектах разведки водных источников и достаточно мощной энергетической базы (так как мощность электродвигателей при гидроударном бурении значительно выше, чем при вращательном).

Ударно-вращательный способ с применением пневмоударников разбуривание комплекса гранитоидов и вулканогенно-метаморфических горных пород, сильно притупляющих породоразрушающий инструмент (Кабp≤3), но при условии, что глубина скважин не превышает 300 м, а при наличии водопритоков — 150 м; бурение в пустынных, полупустынных районах, в зонах многолетней мерзлоты, а также в районах развития карста и трещиноватых зон, вызывающих катастрофическое поглощение промывочной жидкости.

Комбинированный способ (его целесообразность может быть определена в результате технико-экономических расчетов) с использованием пневмоударников до глубины 150 — 300 м (например, в кварцеодержащих породах с высокой абразивностью, затрудняющих применение вращательного способа бурения с использованием алмазного породоразрушающего инструмента), а глубже — гидроударный или вращательный.

Бескерновое бурение следует предусматривать при наличии в разрезах скважин интервалов пород большой мощности и достаточно хорошей их изученности с применением дополнительных (косвенных) методов получения геологической информации о породах, пройденных скважиной. Бескерновое бурение широко применяется при разведке угольных, железорудных и других месторождений и ведется без ущерба для качества работ.

Бескерновое бурение с использованием малогабаритных турбобуров и шарошечных долот рекомендуется применять при: значительных объемах бурения скважин без отбора керна диаметром 120,6 — 152,4 мм в породах высоких категорий по буримости и на большой глубине; бурении структурно-поисковых скважин на нефть и газ; благоприятных условиях для транспортировки более тяжелого оборудования с повышенной приводной мощностью и бурового инструмента.

Техническая характеристика малогабаритных турбобуров конструкции приведены в табл. 4.2.

Бурение скважин с гидротранспортом керна рекомендуется применять для сооружения скважин глубиной до 300м в породах II — IV категорий по буримости с пропластками пород до VI — VII категорий. Применение этого способа значительно (до 100%) повышает выход керна при существенном повышении производительности бурения.

Таблица 4.2. Техническая характеристика малогабаритных турбобуров

Показатель

TB1-I02

ТШ-108Б

ТГ-124

3 сек-
ции

4 сек-
ции

2 сек-
ции

3 сек-
ции

2 сек-
ции

3 сек-
ции

Наружный диаметр, мм

102

102

108

108

124

124

Диаметр долота, мм

118-151

120,6-151,0

139,7-158,7

Расход жидкости плотностью 1000 кг/м3, л/с

8

11

10

10

12

12

Частота вращения вала, мин

900

900

990

790

900

750

Момент силы, Н·м

100

135

215

205

450

470

Перепад давления, МПа

9,0

12,0

9.4

9,0

8,9

9,3

Источник: www.drillings.ru

Технологические особенности способа

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

  1. Для колонкового бурения подойдёт не только плотный, но и сыпучий грунт. Наличие большого разнообразия коронок позволяет бурить максимально плотные и твёрдые породы грунта.
  2. Ствол скважины на выходе получается идеально ровным, что обусловлено особенностями механизма. Наличие современного оборудования позволяет выполнять работы даже при наличии неровного ландшафта местности.
  3. колонковое бурение скважиныТрубы, образующие колонну, можно использовать повторно, поскольку срок службы не ограничен.
  4. 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.
  5. 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:

  1. применение колонкового метода буренияГорнодобывающая 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.
  2. 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.
  3. 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:

  1. этапы колонкового буренияПодготовка 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.
  2. 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.
  3. На месте колонкового бурения необходимо пробить грунт, чтобы там разместить основную часть ствола и впоследствии наращивать ее по мере необходимости.
  4. 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:

Преимущества и недостатки колонкового бурения

Среди преимуществ и недостатков колонкового бурения можно выделить следующие моменты:

  • Высокая скорость колонкового бурения, что достигается точным воздействием режущих элементов. Это же снижает и степень разрушения породы грунта. Отсюда высокая производительность и быстрая скорость сдачи объекта.
  • Возможность произвести геологоразведку, что значительно ускоряет дальнейшие этапы шнекового бурения.
  • Большая область применения, включающая в себя строительство, оборудование скважин, а также прочие сферы.
  • Возможность смены коронки, что позволяет за одну смену пробурить огромное количество метров. При этом частота оборотов долот может регулироваться, что дает возможность подстраиваться под тип грунта.

В конечном счете работа по обустройству дешевле, поэтому и конечному потребителю скважина обходится меньше.

Что касается недостатков, то сюда можно отнести необходимость использования промывки, а также глиняного раствора для дополнительного укрепления стенок скважины. Если этого не делать, то сухое колонковое бурение будет стоить еще дороже, чем воспользоваться шнековым буром или роторной буровой установкой.

Источник: provodoprovod.ru

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.

Образцы керна

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.

Горнодобывающая промышленность

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.

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.

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.

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.

Источник: promzn.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.