Шнековый способ бурения скважин на сегодняшний день является самым простым и универсальным, в том числе для скважин частного пользования. Водозаборные скважины позволяют получить чистую, пригодную для питья и хозяйственных нужд воду. Наличие собственной скважины дает возможность не только экономить большое количество денег на различных системах фильтрации, но и заботиться о здоровье. Так, вода, полученная из подземных источников обогащена различными минералами и микроэлементами в отличие от стандартной воды из-под крана.
Существуют различные технологии и инструменты для шнекового бурения, соответствующие конкретной цели: скважина под воду, прокладка коммуникаций. В данной статье подробно описывается процесс шнекового бурения, область его применения, технологии вертикального и горизонтального бурения, достоинства и недостатки бурения шнековым способом. В завершение статьи анализируются инструменты для бурения: шнеки, буры, их назначение и особенности.
Содержание:
- Описание процесса шнекового бурения
- Особенности бурения в разных породах
- Этапы работы
- Технологии шнекового бурения
- Технология горизонтального бурения
- Технология вертикального бурения
- Плюсы и минусы шнекового бурения
- Способы бурения
- Шнеки для бурения: виды, назначение, особенности
- Телескопические шнеки
- Виды буров
- Заключение
Описание процесса шнекового бурения
Бурение скважины формирует в породе углубление цилиндрической формы. При диаметре от 60 до 200 мм глубина скважины может достигать 50-80 метров в зависимости от твердости грунта. Непосредственно процесс бурения шнековым способом происходит следующим образом: в породу погружается бурильная труба, обвитая металлической лентой, которая за счет собственной тяжести начинает разрабатывать скважину на заранее установленную глубину. За счет конструкции шнека в ходе бурения нет необходимости в дополнительной промывке скважины, так как весь проработанный грунт автоматически и непрерывно поднимается на поверхность.
Эффективность бурения скважин шнеком напрямую зависит от правильного проектирования. Так, большое значение имеет твердость породы, глинистость, рыхлость грунта. Целесообразнее всего использовать шнековое бурение на песчаном или гравийно-песчаном грунте. За счет своей конструкции, шнековый бур будет легко погружаться в такую почву, а на выходе отработанный грунт будет легко убирать. Для глинистой почвы такой способ бурения не подходит, так как спираль бура быстро забивается глинистым грунтом, образуя так называемую «пробку» и препятствуя дальнейшему бурению.
Одновременно с бурением скважины может происходить укрепление ее стенок с помощью бетонных или металлических конструкций, чтобы защитить ее от возможных обрушений.
Особенности бурения в разных породах
При проектировании особенно важно обращать внимание на грунт, с которым необходимо работать, так как именно от его плотности будет зависеть осевая нагрузка и частота вращения спирали шнека.
При бурении мягкого грунта и рыхлого песка не делают принудительную подачу осевой нагрузки, так как достаточно и собственного веса бура. В ходе работ необходимо контролировать объем разрушаемой породы на лопастях шнека – он не должен превышать производительности транспортёра. В противном случае куски грунта налипают на инструмент и мешают дальнейшей работе.
При бурении более твердых пород, таких, как суглинки, супеси, алевролиты и аргиллиты с начала работ устанавливается осевая нагрузка до 5 кН, а частота вращения колонны при этом не должна превышать 1,7-3,3 с-1. Если превысить частоту вращения, то за счет вибраций могут открепиться некоторые части колонны, что, как минимум, продлит срок работ.
В зависимости от водопроницаемости грунта, пластичности и рыхлости может быть принято решение о дополнительном укреплении стенок скважины. Шнековый способ бурения позволяет проложить стенки скважины бетонной или металлической оболочкой за короткий промежуток времени.
Бурение в пластичной почве чревато возникновением пробок, так как грунт налипает на спираль шнека и препятствует дальнейшему разрушению почвы и выбрасыванию отработанного грунта. В целом рекомендуется прочищать лопасти шнека каждые полметра, чтобы избежать пробок.
Чем более твердая порода, тем более сильная осевая нагрузка устанавливается. Так, например, для бурения мерзлого грунта ставят осевую нагрузку 8-10 кН, частота вращений может быть в пределах 1,3-2,2 с-1. Однако, важно помнить, что шнековое бурение эффективно лишь для III категории буримости. Для галечников и монолитных пород шнековое бурение не используется.
Этапы работы
Первый и главный этап в работе с шнековым буром – это проектирование скважины. Помимо определения твердости породы, необходимо определить глубину и наклон будущей скважины. Наклон зависит от твердости грунта, то есть чем более плотная порода, тем более прямой угол бурения. При бурении мягких пород и рыхлого грунта наклон бурения составляет 30-60 градусов, а при гравийно-галечном грунте наклон будет 90 градусов. От правильного понимания плотности, пористости, водопроницаемости породы зависит успешность бурения. Также немаловажно понимать, на какой глубине проходят подземные воды, чтобы скважина гарантированно достигла нужной глубины.
После проектирования следуют подготовительные работы, которые могут включать в себя:
- Подготовку пространства для отработанного грунта, который будет поступать через скважину;
- Подбор необходимых инструментов для бурения в зависимости от плотности грунта и диаметра будущей скважины;
- Установку оборудования на платформу;
- Определение необходимой мощности бурения исходя из особенностей породы. Для бурения рыхлых песков и мягких грунтов может хватить собственного веса шнековой колонны, а для твердых пород необходимо установить дополнительную осевую нагрузку;
- Подготовку материала для укрепления стенок скважины, если это необходимо.
Затем можно приступать к бурению шнековым способом. При любых буровых работах необходимо помнить правила техники безопасности во избежание несчастных случаев. При соблюдении всех необходимых условий, шнековое бурение – это самый доступный и простой в использовании способ бурения скважины.
Технологии шнекового бурения
Шнековое бурение разделяется на две технологии по направлению бурения: горизонтальную и вертикальную. Технология вертикального бурения предназначена для разработки скважин под воду, а горизонтальное бурение используется для прокладки инженерных коммуникаций.
Если вертикальное бурение достаточно активно используется на частной собственности в силу своей доступности, то горизонтальное требует гораздо больше времени, средств и человек, которые будут контролировать процесс работы.
Технология горизонтального бурения
Горизонтальное бурение применяется в тех случаях, когда присутствуют различные препятствия на пути из точки А в точку Б. Такими препятствиями могут выступать лесной массив, магистраль, железная дорога. Шнековое бурение позволяет бурить на глубине до 80 метров, то есть ниже уровня грунтовых вод. Таким образом, чтобы проложить наиболее безопасный и короткий путь, используется горизонтальное направление бурения. По сравнению с вертикальной скважиной, горизонтальная имеет намного более широкий диаметр.
В отличие от вертикального бурения, при горизонтальном необходимо подготовить не только стартовую точку бурения – устье – но и конечную, то есть забой. Подготовка к горизонтальному бурению будет выстраиваться следующим образом:
- Рытье котлованов в устье и забое на одном уровне с будущей скважиной;
- Размещение установки для бурения;
- Подготовка необходимого оборудования;
- Бурение происходит под контролем оператора, который с помощью монитора и зонда регулирует направление и угол наклона бура. Когда буровая установка достигает забоя, шнековый бур заменяется на трубу и расширитель, а установка начинает движение в обратном направлении. Таким образом, горизонтальная скважина готова и в ней проложена труба без дополнительных усилий, что существенно экономит средства и время.
Технология вертикального бурения
Вертикальное бурение шнеком активно используется в частном хозяйстве для бурения скважин под воду. Это объясняется доступностью и простотой использования данной технологии. Так, для получения скважины глубиной до 80 метров достаточно сравнительно небольшой бурильной установки и правильно подобранного шнека. При бурении глубоких скважин устье в диаметре может быть шире забоя.
Шнек для вертикального бурения имеет витки различной толщины и ширины, в зависимости от назначения шнека. Таким образом разрушение породы происходит за счет непрерывного вращения витков шнека. Удобство заключается в том, что при вертикальной технологии бурения, как правило, нет необходимости в дополнительной промывке или продувке, так как разрушенная порода автоматически поступает на поверхность.
Технология вертикального бурения используется не только для скважин под воду, но и для монтажа столбов, разведочных скважин, наблюдательных колодцев. Последнее необходимо для взятия проб с подземных вод и их дальнейшего анализа.
Плюсы и минусы шнекового бурения
Преимущества шнекового бурения скважин:
- Скорость работы: конструкция шнекового бура позволяет одновременно сверлить скважину и поднимать отработанный грунт за короткий промежуток времени;
- Глубина: можно получить скважину до 80 метров глубиной;
- Удобство использования: параллельно с бурением скважины можно проводить укрепление ее стенок, что тоже значительно упрощает работу;
- Простота технологии;
- Возможность регулировать угол направления бурения;
- При шнековом бурении нет необходимости в промывочной жидкости.
Есть у технологии и свои недостатки, которые нужно учитывать при выборе. Существенный недостаток заключается в том, что шнековый бур подходит только для пород до третьей категории буримости. Для последующих категорий использование шнека будет нецелесообразно, так как потребуется значительно больше средств, материалов и мощностей бурения. При этом для вращения достаточно тяжеловесной шнековой колонны может понадобиться достаточно мощная буровая установка. Важно учитывать при выборе шнекового метода бурения, что любой подземный валун может замедлить или вовсе остановить процесс. Еще один недостаток заключается в ограничении по глубине: сделать скважину глубже 80 метров не получится, а нередко из-за особенностей местности ограничение глубины может быть и до 50 метров. Считается, что бурение шнековым способом не относится к числу бюджетных, так как требуется специальная буровая установка и большое количество дополнительных инструментов.
Способы бурения
В зависимости от сложности работ и плотности грунта необходимо подобрать правильный способ бурения. Наиболее популярны следующие способы:
- Вращательный: стандартное механическое бурение, при котором разрушение породы идет за счет непрерывного вращения инструмента;
- Роторный: способ схож с вращательным, но при бурении используется инструмент роторного типа;
- Ударный: механический вид бурения, когда разрушение породы происходит за счет ударов бурового инструмента. Нередко используется при бурении монолитных и плотных пород;
- Ударно-канатный: ударное бурение, использующееся при бурении галечных отложений и других плотных пород.
Нередко в ходе разработки одной скважины возникает необходимость прибегнуть к сразу нескольким из перечисленных способов бурения.
Шнеки для бурения: виды, назначение, особенности
На сегодняшний день представлен большой выбор шнеков для бурения и других вспомогательных инструментов, каждый из которых имеет свое предназначение и характеристики. В зависимости от того, какой грунт предстоит разрабатывать, подбирается вид шнека, его диаметр и другие параметры.
Главное отличие шнеков друг от друга заключается в диаметре и длине. Диаметр инструмента подбирается под размер потенциальной скважины. Если предстоит бурить не мягкую почву, а достаточно плотный грунт, например, алевролиты, суглинки, рекомендуется выбирать шнек, укрепленный резцами из твердого сплава. Длина шнека зависит от буровой установки, ее технических требований, мощности и так далее. Толщина может также разниться: утолщенные лопасти шнека прослужат дольше. Закономерно, что при бурении более твердых пород необходимо подбирать шнек с большей толщиной, в противном случае он может быстро износиться из-за больших нагрузок.
Для стандартной скважины при частном доме чаще всего используется классический стартовый шнек без каких-либо дополнений. Нет необходимости в приобретении специального шнека, так как грунт достаточно рыхлый и мягкий.
Шнеки принято разделять и по другим характеристикам:
Вид соединения: шнеки могут иметь резьбовое и безрезьбовое соединение. Резьбовое соединение удерживает шнеки за счет ввинчивания, но имеет существенный недостаток: у такой конструкции нет возможности обратного вращения. В случае же с безрезьбовым соединением шнеки закрепляются за счет муфтовых замков и удерживаются с помощью пальцев с фиксаторами. Второй вид намного более универсален, а потому и встречается чаще;
Наполнение шнека, другими словами, имеет он центральное отверстие или нет. Эта характеристика также влияет на эффективность конкретной модели шнека. Так, например, полые шнеки позволяют использовать продувку. Также через полый шнек может поступать и вода для дополнительного охлаждения конструкции и снижения трения. Более тяжеловесный вариант не имеет дополнительных функций;
Направление и диаметр лопастей. При бурении мягкого грунта направление лопастей должно быть примерно 60 градусов, а при более твердых породах лучше использовать шнеки с лопастями под 90 градусов.
Помимо непосредственно шнеков при бурении могут понадобиться и другие инструменты, например, шнек-переходник. Этот инструмент необходим в качестве соединения между основной колонной и буровой установкой.
Телескопические шнеки
Телескопический шнек — отдельный вид шнека, предназначенный для изменения длины бурового инструмента. Шнек такого вида имеет выдвижной внутренний шток, который позволяет достичь большей глубины при бурении и значительно сокращает нагрузку на оборудование. Обычно отдают предпочтение телескопическим шнекам из-за их удобства, так как нет необходимости дополнительно наращивать колонну шнеков. Также за счет своей раскладной конструкции, такой шнек удобнее транспортировать.
Шнек такого вида достаточно универсален и может использоваться на различных установках, например, на манипуляторах, экскаваторах и ямобурах.
Виды буров
При бурении большое внимание стоит уделить и выбору бура. Существуют различные буры, предназначенные для конкретных случаев, разберем наиболее популярные модели и их назначение:
Колонковый бур – бур, предназначенный для первичного разрушения породы. Главная особенность бура такого типа – его кольцевидная форма. Незаменим, если есть необходимость бурения в породах высокой твердости. При этом за счет своей формы разрушение грунта происходит только по кольцу, оставляя внутреннюю часть – керн – нетронутой, что позволяет в дальнейшем ее поднять на поверхность и использовать;
Бур лопастной – применяется для разрушения мягких и средних пород. За счет широких лопастей, бур быстро и беспрепятственно проникает в грунт и позволяет существенно сократить время работы. Лопастной бур активно используется при бурении различных скважин, в том числе под воду;
Бур конусный – один из наиболее универсальных видов буров. Предназначен для разработки средних и тяжелых грунтов более 5-ой категории. Поскольку конусный бур преимущественно работает по твердым породам, при выборе необходимо обращать внимание на его износостойкость;
Перовой бур используется для бурения на легких и средних грунтах. Внешний вид перового бура соответствует его названию – кончик бура представляет собой заостренное перо. Чаще всего перовой бур используется для скважин и столбов. Конструкция бура позволяет использовать его и галечника небольшого размера;
Шнековый бур лучше всех предыдущих видов подходит для бурения скважин под воду. Благодаря своей конструкции он может разрушать породу до 7-ой категории. Зачастую шнековый бур оборудован твердосплавными резцами для повышенной износостойкости при работе с твердым грунтом.
Таким образом, при проектировании скважины необходимо правильно понимать плотность грунта, чтобы подобрать подходящий бур. При бурении особенно твердых пород лучше подбирать бур, укрепленный алмазными резцами для наиболее эффективного бурения. Бур должен иметь сечение больше шнека приблизительно на 2 сантиметра.
Заключение
Шнековое бурение скважин активно применяется для разработки скважин под воду и другие технические нужды, например, как прокладка коммуникаций бестраншейным способом. Принцип работы бурения шнеком заключается в том, что из-за непрерывного вращения лопастей по спирали происходит одновременное разрушение породы и ее поднятие на поверхность. Так бурение с помощью шнека позволяет значительно сократить сроки работ, а также их стоимость. Технология шнекового бурения позволяет разрабатывать грунт до 4-ой категории буримости и этого достаточно для стандартной скважины под воду в частном хозяйстве.
Существует также и горизонтальная технология бурения шнеком, которая используется для получения доступа к нужной точке. Горизонтальное бурение необходимо, если на пути прокладки есть препятствия, например, лесной массив, автомобильные и железные дороги, магистрали. Главное отличие горизонтальной технологии от вертикальной заключается в сложности работ: необходимо контролировать не только исходную точку бурения, но и конечную. При этом горизонтальное бурение позволяет сразу укреплять стенки полученной скважины бетоном или другим необходимым материалом.
Таким образом, бурение скважин шнековым способом является одним из самых доступных и простых в исполнении, что объясняет его популярность.
Источник: po-expotech.ru
Источник: www.enerprom.net
Шнековое бурение скважин
Бурение скважин шнековым методом применяется в основном для песчаных и гравийно-песчаных грунтов. Оно производится установкой, которая имеет буровую головку, следом за которой идут шнеки, отводящие грунт. У шнекового бурения скважин есть несомненное преимущество по скорости проходки.
Кроме этого, одновременно с бурением продавливаются и укладываются стенки скважины, которые удерживают породу и предотвращают ее обрушение. Устанавливаемые стенки скважины могут быть как бетонными, так и стальными.
При шнековом бурении скважин отпадает необходимость в промывке скважины во время бурения.
Шнек – это бурильная труба, вся длина которой обвита стальной лентой. Бурение шнековым методом производится буровыми механизмами, имеющими подвижный вращатель. Шнеки соединяются резьбой или элементами, имеющими фигурное сечение.
Ход подачи при бурении шнековым методом от 1,9-15 м.
Полые герметичные шнеки оборудованы реверсивными замками, имеющими различные долота. За счет высококачественной стали замковых соединений, имеющих высокую износоустойчивость, время на бурение значительно сокращается. При этом производительность работ возрастает.
При шнековом бурении скважин на мягких и рыхлых грунтах лопасти долота должны находиться под углом 30-60о по отношению к забою. На плотных грунтах или гравийно-галечных отложениях лопасти долота должны иметь угол 90о по отношению к забою. Установка угла при бурении зависит от твердости пробуриваемого грунта.
Режущие элементы бура охлаждаются за счет разрушаемого грунта. При этом разрушенная порода поднимается по спирали шнека.
Для шнеков, имеющих размер до 100 мм частота вращения не должна превышать 500 об/мин.
При бурении скважин шнековым методом наиболее эффективными считаются шнеки, имеющие центральный канал. Через него подается воздух или вода при помощи гидравлического насоса, что снижает трение при бурении. Обычно шнековое бурение скважин производят на глубину до 50 м. В исключительных случаях бурение шнековым инструментом может производиться до глубины 100-120 м.
При бурении глубоких скважин шнековое бурение обычно комбинируют с некоторыми другими видами.
При производстве шнекового бурения скважин может быть применена технология с использованием обсадных труб или же тампонированием стен скважины бетоном под давлением с поверхности. При данном виде бурения скорость прохождения грунта в сутки может доходить до 30 метров.
В станках для шнекового бурения скважин применяются литые буровые головки, имеющие режущие лопасти и хвостовик. Режущая кромка лопастей обычно должна быть наплавлена твердым сплавом. В случае бурения на особо твердых породах буровая головка должна быть оснащена техническими алмазами.
Глубина шнекового бурения скважины проводится на размер одной штанги, затем станок отключается, штанга должна быть отсоединена от шпинделя, поднята наверх и наращена новой штангой. После этого бурение может быть продолжено.
Особенности шнеков для бурения скважин на воду
Шнеки буровой установки охлаждаются за счёт разрушаемой почвы.
При этом грунт поднимается по спирали режущего инструмента:
- Объём грунта при средней скорости движения должен быть не больше 0,2-0,4 от общего. При этом количество вращений бура должно быть 150-200 оборотов в минуту.
- Для режущих элементов, которые имеют размер до 10 см, частота вращения не может быть больше 500 об./мин.
- При бурении скважин шнеками более результативными являются режущие элементы, которые имеют центральный канал. Через него идет воздух или вода при помощи гидравлики, что понижает трение при бурении грунта.
Перед шнековым бурением следует выполнить анализ грунта
Традиционно бурение шнеками скважин осуществляют на глубину до 50 м. В качестве исключения бурить оборудованием можно до глубины 120 м.
Этапы проведения работ
Шнековый способ бурения применяется для формирования скважин вертикального или горизонтального направления. В последнем случае присутствуют следующие этапы работ:
- Осуществляется подготовка оборудования, его установка на специальную устойчивую платформу.
- Роют котлован для удаления сыпучих и неуплотненных грунтов.
- При помощи лазерных измерительных устройств определяют направление бурения.
- Происходит установка всего необходимого оборудования, обсадной трубы.
- Углубление бура происходит до упора, пока не будет достигнута максимальная глубина.
- Рабочий инструмент извлекают на поверхность.
- К буру подсоединяют новую секцию, что позволяет достигнуть необходимой глубины.
Вертикальное бурение происходит также, но данный метод не требует применения обсадной трубы.
Видео по теме: Первое в жизни бурение скважины обломал шнек 16 метров глины
Подборка вопросов
- Михаил, Липецк — Какие диски для резки металла использовать?
- Иван, Москва — Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
- Максим, Тверь — Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
- Владимир, Новосибирск — Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
- Валерий, Москва — Как выковать нож из подшипника своими руками?
- Станислав, Воронеж — Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?
Плюсы применения шнека
Процесс бурения скважин на воду путем применения режущего элемента исключает надобность перемолки и стирания отделенного от забоя грунта. Забой выполняется в непрерывном режиме, в параллель идет разрушение почвы. При отделении от забоя земли она отправляется на винт, который вращается с высочайшей скоростью. Центробежные силы, которые сопровождают процесс, прижимают грунт к стенам скважины, тогда как беспрерывно движущаяся лента толкает землю наверх. Часть грунта остаётся на стенах колодца. Эти методики обеспечивают скорость выполнения работ до 4-ой категории пород по буру.
Плюсы вращательного бура следующие:
- Высокая скорость заглубления;
- Транспортировка грунта без подъёма оборудования;
- Непрерывное поступление почвы на поверхность;
- Не требуется выполнение промывания.
Техника для шнекового бурения стоит достаточно дорого
При всех достоинствах инструмент имеет и недостатки. Для создания колодца шнековым способом имеет значение незначительная глубина бура
Также берется во внимание вращение массивной колонны шнека, требующее прикладывания значительных усилий. Чтобы сделать больше ресурс долота, его необходимо армировать резцами из твердого сплава
Долото должно иметь сечение больше шнека на 2 см.
Наиболее востребованными долотами, применяемыми для бура шнеком, выступают те, которые имеют в комплектации 2-3 лопасти. 3-лопастный инструмент имеет корпус, сделанный методом литья из металлического материала. Когда проделывается колодец, вращение инструмента на буровом оборудовании осуществляется при помощи специальных станков
Внимание! Без знания правил не получится выполнить работы по бурению, где применяется шнековый инструмент
Первое условие перед запуском оборудования — анализ грунта на участке, второе — то, на каком расстоянии идет вода. Так, работа при помощи станочного агрегата ЛБУ-50 выполняется специальным вращателем, что исключает применение роторных и шпиндельных элементов. Это потребуется для гарантии большого вращения и создания осевого поступательного движения винта.
Если колодец надо сделать максимально быстро, то нужно применить мощные станки, которые могут гарантировать высочайшую производительность. Для этого их установка выполняется на шасси автомобиля. Бурение может осуществляться станками СО-2. В такой ситуации в тандеме с оборудованием применяется современный экскаватор.
Проделывание скважин — дело непростое, однако если иметь под рукой необходимый инструмент и следовать технологии, то пробурить колодец можно и самостоятельно.
Описание технологии
Данная технология применяется только для скважин с малым дебетом.
При шнековом бурении следует соблюдать правила техники безопасности
Стандартное шнековое бурение колодца под воду выполняется в грунте:
- Мерзлом;
- Рыхлом;
- Мягком.
При помощи шнека-винта из забоя устраняется выбранная при буре земля. Шнек – это труба-бур, вся длина которой заделана лентой из стали. Работа шнеком выполняется буровыми механизмами, которые имеют подвижный вращатель. Шнек соединен резьбой или элементами, которые имеют специальное сечение. Ход подавания при буре шнеком от 1,9-15 м. Полые герметичные шнековые элементы имеют специальные замочные механизмы. За счёт высокосортной стали замка, имеющей высокую износостойкость, время на бурение в разы сокращается. При этом производительность, напротив, растет.
Достоинства и недостатки метода
Технология шнекового бурения скважин имеет множество преимуществ:
- обеспечивается высокая скорость бурения без дополнительного перемалывания отработанной породы;
- очищение углубления в грунте осуществляется непрерывно;
- обеспечивает глубину бурения от 1,5 до 70 м;
- простота технологии;
- отсутствие необходимости привлечения высокотехнологичной техники и оборудования;
- не нужно осуществлять подачу бурильной жидкости, что упрощает процесс работы;
- при необходимости скважина может размещаться под небольшим углом;
- широкий спектр применения в различных отраслях – для бурения питьевых скважин, для формирования свайных фундаментов;
- возможность осуществления геологической разведки территории.
Машины для бурения
Шнековое бурение скважин не лишено недостатков. Данный метод невозможно использовать в глинистых грунтах или при наличии почвы с большой плотностью. При попадании режущего инструмента на камень (даже небольшой по размеру) работу можно прекращать. Дальнейшее передвижение становится невозможным. Также при углублении шнека на значительную глубину необходимо приложить немало усилий.
Шнековое бурение скважин технология
Считается, что шнековое бурение является самым дешевым и простым методом бурения скважин.И действительно, бурение шнековым методом отличается высокой скоростью проходки (до 100-300 м за смену).
Если совсем просто объяснять принцип работы шнекового бурения, можно вспомнить ледовый бур, которым зимой пользуются рыбаки для того чтобы сделать лунку. Ледовый бур устанавливается вертикально и за счет вращения и нажима врезается в лёд.
Если же говорить о технологии, то при бурении скважины в теории не сильно сложнее.
Где применяется шнековое бурение
Шнековое бурение применяется в основном при бурении песчаных и песчано-гравийных грунтов, а также пород средней твердости для взрывных скважин, инженерных и гидрогеологических исследований, геологической съемке, разведки полезных ископаемых, картировании и т.п. популярно при бурении скважин на воду.
Глубина скважины, обычно до 50 метров, но в зависимости от грунтов может составлять до 100-120 метров. Диаметр бурения шнековым способом, обычно от 60 мм до 600-800 мм. В некоторых случаях используются шнеки диаметром 1500 мм и более.
Технология шнекового бурения
Шнековое бурение является одним из методов вращательного бурения и осуществляется установкой которая имеет буровую головку, а следом идут шнеки, с помощью которых на поверхность транспортируется разрушенная порода (шлам).
Разрушение породы происходит за счет вращения буровой головки, под которой понимается лопастное долото или бур. Инструмент разнообразный и подбирается исходя из свойств породы.
Слева направо: Лопастной бур; Долото двухлопастное; Долото трехлопастное.
Буровая головка и шнек могут быть раздельными или одним целым, последнее называют шнекобуром.
Затем шлам по спирали (реборде) шнека транспортируется на поверхность.
Шнековое бурение
Причем, шнек выбирается исходя из того, что межвитковое пространство должно быть занято транспортируемой породой на 0,2-0,4 объема.
Это необходимо учитывать потому что в таком случае происходит нормальное охлаждение шнека за счет быстрого заглубления и постоянного потока породы разной температуры. Нагрев же происходит из-за быстрого вращения и трения о стенки скважины.
Реборда шнека служит только для транспортировки разрушенного грунта, а значит разрушающий инструмент (долото или бур) должен быть большего диаметра.
Плюсы
- Непрерывный процесс подъема грунта на поверхность;
- Шнековая колонна не требует подъема во время бурения;
- Высокая скорость углубления (До 100-300 метров за смену).
Минусы
- Необходимо быстрое вращение большой и тяжелой шнековой колонны, следовательно, буровая установка должна быть мощной;
- Относительно небольшая глубина бурения, обычно до 50 метров;
- При попадании на валун дальнейшая проходка может стать проблемой, скорее всего бурить придётся рядом;
- Бурение в породах высокой твердости невозможно;
- В липких и вязких грунтах возможно налипание.
Технология бурения
Что такое Скважина
Для бурения скважин шнековым способом происходит постоянное вращение рабочего инструмента с лопастями. Это обеспечивает бесперебойную подачу отработанной породы на поверхность, что очень удобно. Шнеки, осуществляющие все предвиденные технологией операции, состоят из центральной трубы, которую также называют буровой штангой. По ее поверхности по всей длине под определенным углом размещается стальная полоса. Именно она транспортирует разрушению почву на поверхность.
В конструкции шнека присутствует острый наконечник, который осуществляет врезку в грунт. Чаще всего его делают съемным. Это позволяет менять наконечник, зависимо от типа обрабатываемого грунта. При шнековом бурения чаще всего применяются следующие типы наконечников:
- долото, оснащено трема лопастями;
- лопастный бур;
- долото с двумя лопастями.
Во время бурения скважин на воду одновременно происходит формирование и укрепление ее стенок. Для этого может использоваться бетон или металл. Также следует не забывать, что данный метод редко применяется для производства глубоких скважин. Но при необходимости длина проходки может достигать 50 м. Поэтому шнек для бурения оснащается дополнительными секциями.
При шнековом бурении обязательно нужно сразу укреплять скважину
Правила шнекового бурения
Процесс бурения скважин на воду описанным выше способом имеет много преимуществ, одно из которых состоит в оперативности прохода. В то же время с производством бурения идет продавливание и установка стен колодца, что оказывает помощь в удержании грунта, исключая его осыпание. Устраиваемые стены могут быть металлическими или бетонными.
Этот способ используется только для таких колодцев на воду, которые имеют маленький дебет. Благодаря винту из забоя забирается почва. Устройство представляет собой специальную трубу, которая целиком обвита лентой из металла. Процесс предусматривает применение буровых агрегатов, которые устраивают подвижным вращателем. Резаки соприкасаются резьбой или деталями, что имеют фигурное сечение. Шаг подачи имеет предел до 15 м.
Для выполнения шнекового бурения необходимо минимум 2 человека
Шнеки:
- Включают в конструкцию полости;
- Имеют реверсы-замки;
- Снабжены разными долотами.
Стальная поверхность устойчива к износу, что дает возможность уменьшить период работы в разы. Если бур осуществляется на участке с мягкими и рыхлыми почвами, то лопасти долота надо устраивать под углом примерно 30-60° к забою. Если же бурить таким методом приходится на плотной почве или в грунте с включением гравия и гальки, то лопасти долота должны располагаться под прямым углом к забою. Угол выявляется в зависимости от твёрдости грунта, с которым ведется работа.
Когда устраивается колодец, режущие элементы оборудования высвобождают высокий температурный режим за счёт разрушаемого грунта. Отработанная земля уходит наверх по винту. Объём отработки при сбережении средней скорости передвижения — приблизительно 0,2-0,4 от объёма пространства. Методика предусматривает сохранение частоты кручения бура 150-200 оборотов в минуту. Если в работе применяется шнек, который имеет габариты до 10 см, то частота кручения не должна превышать 500 оборотов в минуту.
При устройстве колодца по данной технологии наиболее результативными являются шнековые винты, которые идут с каналом в центре. Именно он передает воздушные массы или воду путем гидравлического насоса, что дает возможность делать трение при выполнении работ наиболее низким.
Источник: mr-build.ru
Бестраншейные методы ремонта трубопроводов
Эти технологии появились в середине прошлого, XX столетия, но их значение с каждым годом только возрастает, а для нашей страны особенно. Причина – в крайне неблагополучном состоянии инженерных сетей. Согласно статистике среднее число аварийных повреждений трубопроводов на единицу длины в РФ как минимум вдвое выше, чем в странах Западной и Центральной Европы. Необходимость предупреждения преждевременного выхода из строя коммунальных трубопроводов и оперативной ликвидации аварийных ситуаций как никогда высоко подняли значение бестраншейных методов их ремонта. Наиболее востребованными на сегодняшний день являются три из них:
- нанесение цементно-песчаного и цементно-полимерного покрытия;
- восстановление трубопроводов полимерными рукавами;
- ремонт трубопроводов методом «труба в трубе»
Шнековое бурение скважин
Бурение скважин шнековым методом применяется в основном для песчаных и гравийно-песчаных грунтов. Оно производится установкой, которая имеет буровую головку, следом за которой идут шнеки, отводящие грунт. У шнекового бурения скважин есть несомненное преимущество по скорости проходки. Кроме этого, одновременно с бурением продавливаются и укладываются стенки скважины, которые удерживают породу и предотвращают ее обрушение. Устанавливаемые стенки скважины могут быть как бетонными, так и стальными. При шнековом бурении скважин отпадает необходимость в промывке скважины во время бурения.
Такой метод бурения используется только для скважин с небольшим дебетом. Обычно шнековое бурение скважин на воду производится в мягком, рыхлом или мерзлом грунтах. При помощи винтового шнека из забоя удаляется выбранная при бурении порода. Шнек – это бурильная труба, вся длина которой обвита стальной лентой. Бурение шнековым методом производится буровыми механизмами, имеющими подвижный вращатель. Шнеки соединяются резьбой или элементами, имеющими фигурное сечение. Ход подачи при бурении шнековым методом от 1,9-15 м.
Полые герметичные шнеки оборудованы реверсивными замками, имеющими различные долота. За счет высококачественной стали замковых соединений, имеющих высокую износоустойчивость, время на бурение значительно сокращается. При этом производительность работ возрастает.
При шнековом бурении скважин на мягких и рыхлых грунтах лопасти долота должны находиться под углом 30-60о по отношению к забою. На плотных грунтах или гравийно-галечных отложениях лопасти долота должны иметь угол 90о по отношению к забою. Установка угла при бурении зависит от твердости пробуриваемого грунта.
Режущие элементы бура охлаждаются за счет разрушаемого грунта. При этом разрушенная порода поднимается по спирали шнека. Объем разрушаемой породы при средней скорости транспортировки должен составлять не более 0,2-0,4 от общего объема пространства. При этом частота вращения бурового инструмента должна быть 150-200 об/мин. Для шнеков, имеющих размер до 100 мм частота вращения не должна превышать 500 об/мин.
При бурении скважин шнековым методом наиболее эффективными считаются шнеки, имеющие центральный канал. Через него подается воздух или вода при помощи гидравлического насоса, что снижает трение при бурении. Обычно шнековое бурение скважин производят на глубину до 50 м. В исключительных случаях бурение шнековым инструментом может производиться до глубины 100-120 м.
При бурении глубоких скважин шнековое бурение обычно комбинируют с некоторыми другими видами.
При производстве шнекового бурения скважин может быть применена технология с использованием обсадных труб или же тампонированием стен скважины бетоном под давлением с поверхности. При данном виде бурения скорость прохождения грунта в сутки может доходить до 30 метров.
В станках для шнекового бурения скважин применяются литые буровые головки, имеющие режущие лопасти и хвостовик. Режущая кромка лопастей обычно должна быть наплавлена твердым сплавом. В случае бурения на особо твердых породах буровая головка должна быть оснащена техническими алмазами.
Глубина шнекового бурения скважины проводится на размер одной штанги, затем станок отключается, штанга должна быть отсоединена от шпинделя, поднята наверх и наращена новой штангой. После этого бурение может быть продолжено.
Единственный недостаток шнекового бурения скважин заключается в том, что пробуренная скважина имеет, как правило, очень маленький дебит .
Обзор буровых станков
Для шнекового бурения задействуют как ручные инструменты, так и механизированные установки. Самым простым по конструкции является ручной земляной бур. Он состоит из стержня/трубы с винтообразным ножом и жёстко зафиксированной Т-образной ручки.
Бурильный инструмент такого типа ввинчивают в грунт подобно штопору. В процессе проходки выработки его наращивают штангами. Ручные земляные буры изготовляют разборными, чтобы было максимально удобно их перевозить в легковом автотранспорте. Также это позволяет изменять длину шнековой буровой колонны.
Ручным инструментом можно делать отверстия глубиной до 2-х метров при диаметре не более 20 сантиметров. Существуют и мотобуры с бензиновым или электрическим приводом. Их конструкция включает винтовой транспортёр, то есть шнек, и двигатель с редуктором. Вращение вала мотора обеспечивает движение шнека.
С использованием приводного инструмента при наличии буровых штанг для наращивания можно бурить скважины глубиной до 25 метров. При диаметре до 30 сантиметров его используют под установку опор освещения на улице, для монтажа столбов ограждений, шурфов для осмотра фундамента, грунтового основания.
Бурение скважин на воду на территории частных домохозяйств и формирование отверстий большого диаметра под свайный фундамент выполняют переносными малогабаритными станками или буровыми установками на передвижной технике
Мобильные агрегаты представляют собой станки небольших размеров с электро- или бензомотором. С их помощью можно быстро пробурить скважину для дачи подготовить большое количество ям для опор различного функционального назначения.
Нередко такие буровые станки изготовляют в виде прицепа к легковым авто, чтобы облегчить транспортировку к месту проведения работ.
В гражданском и промышленном строительстве для формирования выработок большой глубины и диаметра задействуют шнековое спецоборудование, зафиксированное на передвижной технике – грузовых автомобилях, тракторах.
Его используют при монтаже опор высоковольтных линий электропередач и столбов уличного освещения, при установке опор заборов стадионов, спорткомплексов, промышленных объектов, аэродромов. Помимо этого, с помощью шнековых буровых установок на передвижной технике строят шпунтовое ограждение котлованов, ставят винтовые сваи.
Технология бурения скважин на известняк
В пределах Московской области водоносные известняки залегают крайне неравномерно, от 20 м на юге, до 200 м на севере, однако наиболее распространено распространение артезианского горизонта на глубине свыше 100 м.
Благодаря большой глубине залегания артезианских вод и, соответственно, высокому пластовому давлению водяная скважина на известняк может быть напорной, иногда самоизливающейся.
Преимущества артезианской скважины:
- возможность бурения в любом месте;
- стабильное качество воды;
- долгий срок эксплуатации;
- высокая производительность.
Недостатки артезианской скважины:
- технологическая сложность бурения;
- высокая стоимость бурения;
- возможна высокая минерализация воды;
- юридическим лицам необходима лицензия на пользование недрами.
Благодаря повсеместности распространения водонасыщенных известняков, а так же высокому дебиту артезианских скважин, такая скважина является оптимальным решением для монументальных строений, жилищных кооперативов, а так же промышленных целей.
Бурение артезианских скважин является достаточно сложным процессом, в связи с глубиной и твердостью горных пород. В зависимости от геологических условий в разных районах Московской области в процессе бурения возникают те или иные проблемы.
В Волоколамском районе трудности могут создать отложения гранита, встречающиеся вблизи Сычево и Чередово. Хотя в ряде населенных пунктов водоносные известняки расположены не глубоко, от 30 до 50 метров. Так же не глубоко залегают водоносные известняки вблизи русла Москвы-реки в Воскресенской районе. В Каширском районе первые известняки залегают на глубине порядка 40 м, однако они не обладают достаточной водоотдачей и лишь осложняют дальнейшее бурение до водонасыщенных карбонатных пород, расположенных на глубине 70 – 140 м. К тому же в разрезе встречаются неустойчивые породы, что приводит к увеличению расхода бурового раствора. Необходимо выбирать обсадных трубы большего диаметра для перекрытия этих пород. В Лотошинском, Рузском и Одинцовском районах бурение осложняется попадающимися в породе валунами. В разрезе пород Чеховского района встречаются осыпающиеся породы известняка, требующие надежной металлической обсадки.
Оптимальным решением для бурения артезианских скважин является роторное бурение. Благодаря одновременному воздействию на породоразрушающий инструмент осевой нагрузки и крутящего момента, производительность бурения значительно повышается.
Гидроударное бурение подходит для пород V-XII категории. Гидроударник устанавливается между колонковым набором и бурильными трубами. По средствам бурильных труб на долото подается буровой раствор и вращение. Промывочная жидкость удаляет шлам с забоя, охлаждает долото, а так же является приводом ударной машины. При увеличении расхода бурового раствора возрастает энергия единичного удара, что приводит к увеличению интенсивности разрушения породы.
В относительно мягких породах увеличение скорости осевой нагрузки увеличивает скорость бурения, а в твердых абразивных породах при повышении осевой нагрузки повышается износ породоразрушающего инструмента.
В твердых породах целесообразно применение пневмоударника. Пневмоударное бурение является разновидностью ударно-вращательного, с применением погружного бурильного молотка – пневмоударника, работающего на энергии сжатого воздуха. Поршень-боек пневмоударника наносит поступательно-возвратные движения по хвостовику, являющемуся частью долота, которое вращается вместе с пневмоударником. Очищение забоя от выбуренной породы происходит с помощью продувки скважины. По мере углубления скважины буровой снаряд наращивается.
Схема пневмоударного бурения представлена на рисунке 11.
Рисунок 11. Схема пневмоударного бурения 1 – долото, 2 – пневмоударник, 3 – буровой инструмент, 4 – вращатель с электромотором, 5 – механизм подачи, 6 – шланг подачи сжатого воздуха, 7 – компрессор, 8 – пульт управления.
Принцип ведения шнековой разработки
Для осуществления указанной операции используется специальное оборудование, которое конструктивно отличается от стандартной буровой установки. Обычно оно монтируется на передвижную платформу, чтобы можно было оперативно менять местоположение при необходимости перенести спектр работ на несколько метров дальше.
Самоходка справится с этой задачей гораздо быстрее, чем можно осуществить перенос стационарного агрегата. Простота организации рабочего процесса является главным преимуществом, из-за которого собственно метод и является столь популярным при проведении разведывательных операций. Причем за одну смену можно пройти до трехсот метров вглубь, если попадется благоприятная местность с нормальной твердостью почвы.
Технология бурения скважин шнековым способм подразумевает проведение следующих операций:
- • Доставки рабочего оборудования на место предполагаемого бурения и перевод установки из транспортного положения в рабочее.
- • Начало всверливания бура в землю. При этом повышенный крутящий момент будет быстро разрушать горную породу, а специальная стальная лента послужит для доставки отработанных элементов на поверхность.
- • По мере прохождения бура вглубь, в работу будут включаться все новые и новые шнеки, что значительно ускорит операцию.
При этом во время работы нужно обязательно учитывать твердость породы, так как от этого будет зависеть положение резцов бура по отношению к рабочей плоскости. Неправильная установка может привести к поломке буровой головки, что заставит прерывать процедуру на некоторое время. А любые простои в работе в итоге оборачиваются дополнительными затратами. Шнековый бур для бурения скважин представляет собой трубку, на которую наварены специальные винтообразные элементы, располагающиеся по спирали.
Такой тип устройства наилучшим образом подходит для работы, так как позволяет быстро вкручиваться в горные породы и разрушать их с минимальным сопротивлением. Для этого понадобится использовать самые твердые марки стали, чтобы они не гнулись при контакте с прочными слоями. Но металл должен обладать и определенной степенью пластичности, потому что в противном случае он будет слишком ломким.
Шнековый способ бурения скважин является самым старым из всех известных на сегодняшний день. И технология оказалась настолько удачной, что сохранилась до сих пор, в несколько более совершенном виде. Промышленники по достоинству ценят быстроту осуществления работ, поэтому метод распространен повсеместно. Единственным недостатком является сильное ограничение по максимальной глубине, которое не позволяет ограничиться применением только этой технологии.
Что это такое?
Характерной особенностью данного способа является извлекаемый на поверхность керн. Он представляет собой столб материала цилиндрической формы, который отбирается на пробу и транспортируется на поверхность при помощи подъемника шнекового типа. Пласты видны в разрезе, чего не может дать ни один известный способ бурения на сегодняшний день. Например, именно таким методом была пробурена Кольская сверхглубокая скважина. Кроме того, в процессе применения при пробуривании скважин на воду его надежность составляет 100%.
Если говорить о технологических особенностях колонкового бурения, то к ним относят несколько факторов.
- Для такого типа бурения подходят практически все грунты. То есть не только на плотном, но и на сыпучем грунте можно использовать данный метод. А наличие довольно большого количества буровых коронок дает возможность использовать его как в трудноотбираемых породах, так и применять для неосложненных условий.
- Скважинный ствол в результате получается максимально ровным из-за особенностей механизма бурения. А современное оборудование позволяет осуществлять работы даже на местности, где присутствует неровный ландшафт.
- Трубы, которые формируют колонну, можно применять повторно, ведь их срок службы является неограниченным.
- Оборудование для бурения такого типа предполагает замену коронки время от времени, ведь по мере применения она приходит в негодность и становится тупой. Чтобы увеличить срок ее использования, перед применением новой насадки потребуется немного продолбить грунт, что позволит использовать буровые коронки дольше обычного.
- Чтобы такой тип бурения был идеальным, площадка, на которой располагается бур, должна быть в ровной плоскости горизонтального типа.
К недостаткам данного способа относятся:
- малое сечение бурения, из-за чего нельзя применять мощные погружные насосы;
- может возникать заклинивание керна, что увеличивает временные затраты на реализацию такой технологии.
А также существенным недостатком является быстрое затупление коронки из-за перегрева в работе с породами высокой твердости.
Технологические особенности проведения работ
Для разработки скважины используют буровую установку. Перед началом работ роют приямок размером 1,5х1,5 м и глубиной 2м. Он нужен для того, чтобы система водоснабжения оказалась ниже уровня промерзания почвы.
В центр приямка устанавливают бурильное оборудование. Процесс бурения осуществляют разными способами, выбор которого зависит от типа почвы и глубины залегания вод, но всегда состоит из трех этапов:
- точечное целенаправленное разрушение почвы;
- выемка лишнего грунта на поверхность;
- прочистка и укрепление ствола.
Чтобы избежать обвала грунта со стен, колодец укрепляют обсадными трубами. Промежуток между наружной частью трубы и земляным слоем заливают цементным раствором для придания прочности конструкции.
Внутрь колодца устанавливается глубинный насос, с помощью которого вода подается наверх.
Рекомендации
Независимо от метода бурения, оборудование должно иметь режущие кромки, которые способны противостоять механическому воздействию. Для этого долото и края винтового резца наплавляются твердосплавным металлом, и применять нужно именно этот инструмент. Вынуть шнек на поверхность при окончании работ нужно аккуратно.
Только после этого устанавливаются обсадные трубы, которые могут быть металлическими или пластиковыми. При формировании обсадного трубопровода нужно обеспечить герметичность соединений. Если это стальные трубы, то лучше их сварить. ПНД имеют специальную резьбу, что упрощает задачу.
При подборе оснащения преимущество отдают пустотелым шнекам. Воздух способствует охлаждению. Если по каналу подавать воду, процедура облегчается за счет дополнительного размягчения грунта, что продлевает ресурс бура. Сухой грунт способствует быстрому износу рабочих граней.
Описанная технология подходит для самостоятельного применения, если речь идет о неглубоких скважинах. Когда это абиссинский колодец, проблем, скорее всего, не будет. Сложности начнутся, если требуется пробурить скважину на песок. Но если нужна артезианская вода, то бурение собственными силами практически невозможно, и придется нанимать бригаду специалистов и специализированную технику.
Преимущества бурошнекового метода
Траншейная технология прокладки коммуникаций считается морально устаревшей по экономическим и производственным причинам. Первая выгода шнекового горизонтального бурения — объем работ и количество нужных трудовых ресурсов. С бурильной установкой справляется одна бригада рабочих, а объем вынутой земли много меньше. При этом сроки строительства в зависимости от длины коммуникаций сокращаются в 2-20 раз.
Экономические затраты на горизонтальные направленные работы сокращаются на 30 %. При этом не нужно прерывать движение транспорта при прокладке труб под дорогами или реками, а железнодорожное и асфальтное полотно остается нетронутым.
Во время бурения экология не страдает, а сам процесс доставляет минимум неудобств людям. Риск возникновения аварий на участке сводится к минимуму благодаря использованию управляемых буровых головок.
Недостаток технологии горизонтального бурения заключается в невозможности работы на подвижных грунтах.
Шнековый способ бурения скважин на воду
Популярность этого способа бурения скважин под воду объясняется его высокой эффективностью и простоте реализации. Шнековая технология основывается на сверлении породы вращающимся приспособлением. Роль режущей кромки сводится к разрушению грунта по направлению движения. После этого он в измельченном состоянии выносится на поверхность спиральным шнеком. Следует сказать, что наверху оказывается только 40-50 % породы: остальная часть материала уходит на уплотнение стенок. Как результат, дополнительная обсадка стенок в этом случае не требуется. Обсадную колонну вводят внутрь шахты по окончанию процесса.
Есть также интересный вариант с ручным изготовлением скважины на верховодку. Для этого в продаже имеется несколько моделей портативных буровых станков, позволяющих сооружать скважины глубиной до 50 м, при условии наличия на участке легких и средних грунтов (кроме песчаных). Данные приспособления очень популярны среди дачников и владельцев загородных домов. Для разового использования ручной станок можно арендовать
При этом важно понимать, что работы по бурению скважин на воду артезианского типа выполняются совсем другим оборудованием.
Размеры шнековых буров и особенности
Применение различных по диаметру буров обусловлено способностью перегреваться. В соответствии с габаритами бурового инструмента определяется быстрота вращения.
Технология шнекового бурения на воду предполагает, что:
- Если диаметр бура до 20 см, то скорость вращения должна находиться в диапазоне 150-200 оборотов в минуту.
- Для диаметра до 10 см, скорость вращения за минуту может быть больше. Предел – 500 оборотов за 60 сек.
Данное соотношение скорости и диаметра нужно учитывать на этапе проектирования буровой установки, если она собирается собственными руками. В интернете можно найти рекомендации о том, как правильно произвести монтаж.
Технологии при бурение скважин шнеками
Основными параметрами при бурении выступают количество оборотов на вращателе и поперечная нагрузка на инструменте. Согласно опытным расчетам при проведения работ при бурении оптимальные обороты привода инструмента должна находиться в пределах 110-190 оборотов в минуту. На более низких оборотах снижается скорость и в целом ухудшается процесс извлечения керна, при очень больших – могут наблюдаться колебания инструмента.
Технология бурения на воду шнеками, как правило, не предполагает чрезмерных усилий на бур. В не плотные грунты инструмент практически без сопротивления внедряется под собственной массой за счет кручения и усилителя реактивной тяги, формирующегося при высвобождения грунта разбитого грунта. Создание дополнительной осевой нагрузки допускается на бурении в плотных, сухих глинистых и твердых породах.
Бурение скважин шнеками в зависимости от классификации породы предусматривает возможность использования разных режимов, дополнительных операций и элементов оборудования:
- Песчано-глинистые грунты: суглинки, супеси, песчаные глины хорошо поддаются бурению с использованием долот с двумя или тремя лопастями при средней частоте вращения около 150 об/мин без использования принудительной подачи и нагрузки бурового инструмента.
- Проходка плотных вязких глин сопровождается налипанием грунта на долото и шнеки, что значительно усиливает их трение о внутреннюю поверхность скважин и усложняет транспортировку породы. Поэтому бурение таких пород осуществляется при небольшой скорости подачи – до 14 сантиметров в минуту и максимальной частоте вращения. Дополнительные приемы, упрощающие процесс бурения шнеками в вязких грунтах – закачка воды в скважину, расхаживание колонны, включение режима вибрации, периодическая очистка шнеков от налипшей породы.
- Скважины в неустойчивых грунтах, плывунах и насыщенных водой песках бурятся на высоких оборотах рабочего инструмента – более 210 оборотов в минуту с быстрой его подачей и одновременной установкой обсадных труб.
- Для бурения твердых горных пород – аргиллитов, глинистых песчаников и сланцев используются долота с твердосплавными резцами. При этом создается нагрузка величиной до 20 кН, а частота вращения выдерживается в пределах 110-120 оборотов в минуту.
- Грунты с мелкими гравийно-галечными включениями проходятся с высокой частотой вращения, достигающей 290 оборотов в минуту. Возможность возникновения вибрации нивелируется установкой над долотом 2-3 утяжеленных шнеков.
- Для бурения более крупных валунно-галечных отложений используется невысокая частота вращения – 25-45 оборотов в минуту. В данном случае риск появления вибраций отсутствует, поэтому в применении тяжелых шнеков необходимости нет. В процессе бурения крупные валуны и галька смещаются в сторону или разрушаются буром.
Бурение шнеками с разной степенью эффективности применимо ко всем типам грунтов за исключением сплошных скальных пород. Однако наиболее часто эта технология используется для проходки скважин в рыхлых мягких грунтах, не содержащих больших объемов твердых включений.
Источник: geostart.ru