Arcopallet.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология колонкового бурения скважин на воду

Технология бурения скважин для забора воды

Задание размеров ствола скважины.
Если геологические данные в грунте, в котором предстоит бурение, еще неизвестны, должно быть выполнено пробное бурение. Геофизические измерения позволяют оценить, в каком месте бурение скважины обеспечит наилучший приток воды.

Размер скважины зависит от количества воды, которое можно получить (дебита) и гидрогеологических условий, то есть гранулометрического состава, положения и толщины соответствующего водоносного пласта грунтовой воды. Толщину водоносного пласта грунтовой воды следует использовать в максимально возможной степени, так как первоначальный объемный расход соответствует длине сечения фильтра. Несколько дополнительных метров бурения и строительства скважины часто могут привести к существенному увеличению дебита скважины.
Дополнительные 20% затрат могут привести к увеличению производительности на 100%!

Диаметр скважины

Диаметр водопроводной трубы определяется диаметром напорного патрубка насоса. Внутренний диметр скважины должен быть достаточным для того, чтобы обеспечить надежное размещение заполнителя из гравия в пределах кольцевого пространства. Это достигается при размерах кольцевого пространства 80-100 мм. Слишком большие размеры кольцевого пространства затрудняют работу по удалению песка, так как стенка ствола буровой скважины находится слишком далеко от фильтрующих труб. Полные данные относительно калибровки буровой скважины приведены в рабочем стандарте DVGW W 118.

Типы пород

Процедура и ход процесса бурения, а также разрез по скважине в целом зависят от типа породы, ее твердости, структуры, расслоения, направления течений воды и ее поведения относительно системы трубопроводов. Типы породы можно классифицировать по различным уровням сложности / рабочим характеристикам бурения (BW). Они варьируют от мягкого грунта до скальной породы и высокотвердой скальной породы. Существует в общей сложности шесть групп пород.

Скважинное оборудование

Перед бурением скважины должны быть сделаны определенные регулировки, такие как настройка платформы для бурения и выбор соответствующего подсоединения к приводу. В каждом случае следует принять меры для того, чтобы выполнение работ при бурении не загрязняло грунтовые воды. Все запасные части, которые непосредственно не требуются при бурении скважины, должны быть убраны подальше от бурильной головки, чтобы они не оказывали неблагоприятного воздействия на процесс.

Ось и поперечное сечение ствола скважины

Чтобы избежать проблем во время вставки и удаления буровой трубы, обсадной трубы и т.д., важно, чтобы ось ствола скважины была действительно вертикальной, а сечение ствола скважины – действительно круглым. Чем глубже буровая скважина и чем меньше диаметр, тем сильнее сказываются последствия отклонения от вертикальности.

Процедуры бурения

Процедура сухого бурения

Чтобы разрушить породу до рыхлого состояния, применяются ударные процессы и процессы бурения. Процедура сухого бурения – это ударный процесс. Чтобы разбить скальную породу, могут использоваться плоские долота или втулки толчкового действия. Для удаления породы из отверстия в области землеройных работ используются гильзы клапанов, шнековые буры или скребковый разгрузчик.

В отличие от процедуры бурения с промывкой, при которой буровая скважина стабилизируется за счет избыточного давления, данная процедура для стабилизации не требует системы трубопроводов. Процесс бурения не основан на применении жидкости для промывки скважины, но воду следует всегда заливать в отверстие так, чтобы буровая скважина не оставалась сухой, а высвобожденный материал транспортировался вверх как буровая мука через гильзы клапанов.

Для облегчения вытягивания буровых труб необходим частый отвод инструмента, формирующего диаметр скважины. Это должно быть учтено при разработке программы бурения. Чем больше диаметр скважины и больше содержание глины в слоях, тем чаще должен происходить такой отвод. Кроме того, следует учитывать, что и крепление труб друг к другу заклепками или сваркой, и сами стенки труб за счет своей толщины, должны выдерживать высокие напряжения, возникающие в процессе бурения. Недостатком бурения глубоких скважин является длительное время, требуемое для этого процесса.

Ударное бурение

Этот процесс бурения использует бурильные инструменты ударного действия, которые разбивают породу в основании буровой скважины. Удар осуществляется за счет падения под действием силы тяжести или за счет использования приводов.

Процесс ударновращательного пневматического бурения

Для очень твердых скальных пород используется процесс ударно-вращательного пневматического бурения. При этом ударное буровое долото, оснащенное наконечником из твердого сплава, приводится в действие сжатым воздухом, что позволяет разрушать крупные части породы на такие, которые можно транспортировать вверх, где происходит оценка образцов породы. Вода в буровой скважине возмущается потоком воздуха, идущим вверх, так, чтобы мелкозернистый песок не перемещался с породой наверх.

Процесс бурения с промыванием

Процесс бурения с промыванием ослабляет прочность слоев породы внизу скважины с помощью долота с лопастной крыльчаткой или роликового долота, прикрепленного к бурильной оправке. Вращательное действие создается на поверхности за счет ротора или вращательной головки с приводом и передается к бурильной оправке. Обломочный материал при бурении удаляется непрерывным введением промывочной жидкости, использование которой исключает потребность системы в трубопроводах, так как стенка ствола буровой скважины стабилизирована внутренним избыточным давлением.

Процесс вращательного бурения

Процесс вращательного бурения включает в себя процессы вращения и левостороннее вымывание обломочного материала жидкостью при бурении. Чтобы предотвратить превышение давления и последующий отток промывочной жидкости в направлении рабочей поверхности, в жидкость добавляются промывочные присадки. Они делают промывочную жидкость более плотной и более вязкой, затем она перекачивается вниз по системе трубопроводов для транспортировки бурового шлама в пределах кольцевого пространства между системой трубопроводов и стенкой ствола буровой скважины.

Процесс левостороннего вымывания

Процессы, являющиеся частью левостороннего вымывания (нисходящая промывка в пределах кольцевого пространства между стенками трубопроводов/буровой скважины и восходящая промывка внутри трубопровода с использованием насосов или сжатого воздуха по принципу эрлифтного насоса для выноса выбуренного шлама по внутренней трубе): бурение с использованием роликовых долот, буров для мягких пород, погружных пневматических молотков (со сжатым воздухом в качестве привода и среды для промывания), бурильных головок, т. е. с использованием роторного стола, бурильной головки с приводом (привод от гидро- или пневмосистем).

Процесс бурения с всасыванием

В этом процессе используется всасывающий насос для подачи промывочной жидкости и грунта, изъятого при бурении к поверхности через систему трубопроводов. Так как высота всасывания насоса невелика, то в зависимости от диаметра системы трубопроводов могут быть достигнуты только ограниченные глубины бурения.

Эрлифтный процесс

В эрлифтном процессе промывочная жидкость извлекается эрлифтным насосом, который имеет выход у основания системы бурильных труб. Следует обязательно принять меры, чтобы не загрязнить промывочную жидкость. Для этого процесса, чем глубже выполнена установка, тем выше рабочие характеристики, поэтому время от времени точку выхода следует перемещать вниз.

Промывочная жидкость и грунт, изъятый при бурении, подаются к поверхности через систему трубопроводов и остаются для осаждения в промывочных баках или отстойниках. Промывочная жидкость стекает назад внутри кольцевого пространства между стенкой ствола буровой скважины и системой трубопроводов.

Процесс колонкового бурения

Процесс колонкового бурения дает информацию о развитии пустот и отложениях каменных пород. В этом процессе режущие инструменты, установленные на полой цилиндрической или основной трубе, вращаются с помощью ротора, а буровой шлам вымывается промывочной жидкостью. В конце процесса основная труба с образцами каменных пород вытягивается наружу.

Ручные способы бурения

Метод #1 — абиссинская скважина

Абиссинский метод создания скважины самый простой из всех возможных и заключается в забивании в грунт стального стержня небольшого диаметра — порядка 3 см с заточенным наконечником. Отсюда происходит еще одно название данного вида скважины — скважина-игла. В народе такой источник воды часто называют абиссинским колодцем. Главный недостаток абиссинского метода — ограничение по возможной глубине скважины, которая не должна превышать 8 м. Не зная точно, где находится вода на участке, можно его «изрешетить» скважинами-иглами, так и не достигнув результата. Кроме того, малый диаметр абиссинского колодца приводит к невозможности использования погружного насоса. Это означает, что единственный вариант оборудования для добычи воды из такой скважины — поверхностный насос, который может не обеспечить должный напор в системе водоснабжения.

Читать еще:  Все про установку скважинного насоса своими руками

Абиссинская скважина закладывается при помощи тонкого заостренного стержня на небольшую глубину

Основное преимущество скважины-иглы — доступность метода для самостоятельного бурения и наличие в стержне небольших отверстий, за счет чего он используется в качестве и обсадной трубы, и фильтра скважины.

Метод #2 — ударно-канатный

Бурение скважины этим способом широко эксплуатируется как небольшими компаниями, так и владельцами земельных участков за счет закладки скважины с использованием простейшей техники — треноги, лебедки и забивного стакана в виде полой трубы. Стакан имеет острую кромку, которая при забивании в землю, разрушает слои почвы. Труба-стакан подвешивается при помощи троса к треноге и посредством лебедки резко опускается и поднимается. При этом земля из ствола скважины набивается в стакан, поэтому нужно периодически освобождать его от почвы.

Данный метод бурения эффективен, когда грунт на участке мягкий и вязкий. Если же почва сухая и сыпучая, она не задерживается в полости трубы — в этом случае вместо стакана применяется желонка, которая захватывает породу из устья скважины и поднимает ее на поверхность. Ударно-канатное бурение — трудоемкий, затяжной и дорогостоящий, но и наиболее качественный тип создания канала скважины.

При ударно-канатном бурении забивной стакан закрепляется на тросе и при помощи лебедки опускается в забой и поднимается — так формируется канал скважины

Метод #3 — роторное бурение

Достаточно простой способ, доступный для закладки скважин вручную — роторное бурение скважин. В данном случае для формирования ствола скважины применяется бур, похожий на большое сверло, который путем вращения «вгрызается» в землю и проделывает в ней вертикальный канал до водоносного слоя. Такой спиральный бур эффективен при бурении скважин в суглинистых и гравийных почвах. Если же на участке песчаные и сыпучие грунты, то скважина закладывается с использованием бура-ложки – цилиндра со спиралевидными отверстиями.

В то время, как долото вращается и формирует устье скважины, насос подает в колонну глиняный раствор для промывки и укрепления стенок скважины

Данная технология соединяет в себе погружение бура и вымывание грунта водным раствором при помощи подачи воды во внутренний ствол бура. В процессе бурения вода поступает внутрь бурового ствола и вымывает грунт по наружным стенкам наверх. Самостоятельно осуществить такой метод трудно, поэтому он используется при заказе бурения скважины в специальной организации.

Для всех вышеперечисленных технологий бурения скважин на воду (на песок) понадобится тренога с лебедкой (если глубина скважины будет больше 10 м). Тренога нужна хотя бы для того, чтобы поднять ствол бура над землей. А для канатно-ударной технологии бурения лебедка просто необходима.

Собрать треногу с лебедкой несложно:

  • Ставим 3 высоких (желательно более 3-х метров) трубы на равном удалении друг от друга.
  • Желательно позаимствовать у знакомых или взять в аренду электрическую лебедку.
  • Крепим электрическую лебедку под вершиной треноги. Если лебедка самодельная, то потребуется вращательный вал с рукояткой и цепь с длиной, превышающей намеченную глубину скважины.
  • Для механической лебедки под верхом треноги нужно сделать перекладину для вертикального подъема троса/цепи.

Можно купить сборную металлическую треногу с лебедкой – они очень удобные в использовании.

Тем, кто не хочет собирать треногу, поможет аренда бурового оборудования или услуги бурения с буровой установкой.

Сферы использования колонкового способа бурения скважин

В первую очередь метод был создан для исследовательско-научных целей. В рамках геологической разведки можно с высокой точностью определить, на каком расстоянии от поверхности располагаются те или иные грунтовые слои (их кровля и подошва, т.е.верхняя и нижняя границы). Не только твердые породы, но и зеркало подземных вод определяется по такой технологии.

Отрасли, где находит применение методика:

  • Гидродобыча. Это как частное водоснабжение, так и крупная водоподготовка, в промышленных масштабах. Такой водозабор очень эффективен, поскольку бурение происходит на большую глубину. Это позволяет снабдить чистым, питьевым водным ресурсом целый квартал, небольшой дачный поселок. При этом снаряд очень хорошо поднимает вверх любой тип почвы, кроме водонасыщенных рыхлых материалов. Но справиться с ними (это песок, глина, некоторые другие примеси) легко можно с помощью установки фильтра грубой очистки. Фильтрующее оборудование промышленного или частного масштаба выгодно заказать в нашей компании «Вода Отечества».
  • Геологическая разведка. Она в основном применяется в горнодобывающей промышленности. В чем особенность метода? Дело в особом вращательном инструменте, который фактически напоминает трубку. С его помощью прорезывается цилиндр, а внутри керн остается целостным. Так можно исследовать не только химические характеристики почвы, но и механические, физические качества грунтовых слоев. То есть структура в ходе добычи материала не нарушается.
  • Подготовка к строительству. В ходе инженерных изысканий производится георазведка на строительном участке. Колонковый метод бурения позволяет определить сразу несколько показателей – уровень грунтовых вод, пробы почвы и некоторые другие факторы. Конечно, в таком случае глубина погружения инструментов не очень большая.
  • Исследовательская деятельность. Отличным примером здесь является Кольская сверхглубокая скважина, целью которой было определение структуры земной коры, а также оболочки ядра Земли. То есть предприятие имело исключительно научные задачи.
  • Строительство. Поскольку отверстия получаются ровные, цилиндрические, то в подготовленные ямки очень удобно устанавливать сваи для фундамента, можно произвести монтаж железобетонного основания. Кроме того, достаточно острые и крепкие инструменты позволяют пробурить насквозь даже бетонные блоки или кирпичную кладку.

Бурение с помощью колонковой трубы позволяет достать образец грунта в целостной форме, а также определить точную глубину пролегания пород. Таким образом, технология применяется в большом количестве сфер. В частном использовании основная задача процесса – гидродобыча, создание индивидуальной точки забора и водоподготовки на участке.

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

Технологии бурения скважин

Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования.

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное:

Ударно-канатное бурение

Представляет собой циклическое разрушение породы специальным долотом. Буровой инструмент включает ударную штангу, канатный замок и забивной стакан или долото.

Технология:

Ударный снаряд подвешен на канате, который подаётся с инструментального барабана. Снаряд при долблении поднимается и сбрасывается с помощью балансира — оттяжного механизма станка. При сбросе снаряд под действием собственного веса падает вниз, разрушая породу на забое. Пробурив некоторый интервал скважины, прекращают долбление и приступают к очистке забоя. Очистку выполняют желонкой, спускаемой в скважину на желоночном канате с желоночного барабана. После очистки скважины продолжают долбление или приступают к креплению скважины — неустойчивые интервалы закрепляют обсадными трубами.

Вращательное бурение

Вращательное бурение имеет несколько основных направлений: шнековое, колонковое, бурение с прямой и обратной промывкой, бурение с продувкой.

Технология.

При вращательном способе бурения крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Шнековое бурение.

При шнековом способе бурения мягких и рыхлых пород разрушение породы на забое производят вращающимся долотом различных конструкций, разрушенная порода транспортируется с забоя на дневную поверхность шнеками, представляющими собой единый винтовой транспортер. Этот вид бурения — наиболее распространенный и наиболее универсальный способ из всех видов неглубокого бурения. Применяется для бурения взрывных скважин при сейсморазведке, инженерно-гидрогеологических скважин, геологической съемке и т.д. В некоторых случаях бурение может производиться без создания осевой нагрузки. Внедрение долота происходит под действием веса шнека, а также реактивного усилия, возникающего при транспортировке грунта. Наиболее существенный недостаток шнекового бурения – трудность определения глубины отбора пробы грунта.

Читать еще:  Поверка счетчиков воды: что это такое, как происходит, правила и порядок процедура, какова стоимость и за чей счет производится

Бурение кольцевым или сплошным забоем.

По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна — цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины.

Колонковое бурение пород ведется с призабойной циркуляцией промывочной жидкости или с промывкой ствола скважины глинистым раствором. Бурение кольцевым забоем с прямой промывкой осуществляется с помощью колонковых наборов с твердосплавными или алмазными коронками.

Алмазное бурение:

Наиболее эффективный способ проходки разведочных скважин. Алмаз является наиболее твердым минералом, поэтому его используют при бурении пород средней твердости и крепких различной абразивности. Для армирования алмазных коронок применяют технические алмазы небольших размеров и разнообразной формы. При бурении твердых, хрупких пород разрушение будет происходить за счет их скалывания, смятия и раздавливания, в пластичных породах – преобладают процессы резания.

Твердосплавное бурение:

При твердосплавном бурении резец буровой коронки под действием осевой нагрузки совершает поступательное движение вниз на некоторую глубину и приложении крутящего момента перемещается по кругу, производя скалывание или резание горной породы. Скорость бурения зависит от осевой нагрузки на коронку, скорости ее вращения. Коронка состоит из металлического цилиндрического корпуса, на одном конце которого выполнена наружная резьба для соединения с колонковой трубой, а на другом конце в пазах установлены твердосплавные пластины – резцы. Резцы могут располагаться вертикально или с наклоном.

Породоразрушающий инструмент:

Бурение скважин сплошным забоем — без отбора керна -производится при бурении эксплуатационных скважин, взрывных, сейсмических и других технических скважин. Бурение сплошным забоем производится лопастными или шарошечными долотами, тип которых подбирается исходя из категории буримой породы. Все буровые долота классифицируются на три типа: долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота); долота дробяще- скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота); долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота). Характер разрушения горных пород шарошечным долотом зависит от его конструктивных особенностей. Долото, вращаясь вокруг своей оси, вызывает перекатывание шарошки по забою. Разрушение горной породы происходит за счет дробящее-скалывающего действия зубьев шарошки по породе. Величина осевой нагрузки должна существенно превышать прочность горной породы.

Очистка забоя от шлама:

Промывка скважины раствором:

Из общего объема бурения скважин большинство выполняют вращательным способом с промывкой технической водой или глинистым раствором. При бурении вращательным способом используются два вида промывки: прямая и обратная. При прямой промывке промывочная жидкость подается к породоразрушающему инструменту по бурильным трубам и по кольцевому зазору между бурильными трубами и стенками скважины поднимается на поверхность вынося с собой кусочки разрушенной породы (шлама). При обратной промывке промывочная жидкость поступает в скважину через герметически закрытое устье по стволу скважины и поднимается по бурильным трубам на поверхность.

Продувка скважины воздухом:

При бурении с прямой продувкой процессы в общих чертах такие же как и при бурении с прямой промывкой. Только вместо раствора через сальник-вертлюг подается сжатый воздух. И разрушенная порода (шлам) выдувается на поверхность.

Бурение с продувкой забоя сжатым воздухом целесообразно при бурении в льдистых мерзлых породах, которые при промывке скважин могут оттаивать, при бурении в породах, которые впитывают воду и набухают, в устойчивых породах, где отсутствуют водопритоки или они незначительны.

Бурение может осуществляется погружными пневмоударниками, а так же шарошечными долотами или колонковыми снарядами с алмазными либо твердосплавными коронками. Подача воздуха производится от передвижного компрессора.

Бурильные трубы:

Бурильные трубы предназначены для передачи крутящего момента и осевой нагрузки от вращателя (ротора) на породоразрушающий инструмент. Также бурильные трубы предназначены для подачи бурового раствора на забой для охлаждения долота (коронки). Показатели качества бурильных труб характеризуются частотой вращения бурового снаряда, величиной осевой нагрузки, расходом промывочной жидкости. В зависимости от области применения существуют различные конструкции бурильных труб:

  • ЛБТ – легкосплавные бурильные трубы применяются при алмазном бурении;
  • УБТ – утяжеленные бурильные трубы применяются для создания дополнительной осевой нагрузки на долото;
  • Ведущие бурильные трубы служат для передачи вращения от бурового станка колонне бурильных труб.

В последнее время широкое распространения получили бурильные стальные универсальные (ТБСУ) с приварными концами.

Буровой станок:

Технологической установкой, реализующей процесс бурения является буровой агрегат, состоящий из бурового станка, бурового промывочного насоса и привода. Установки, использующие для очистки забоя от шлама воздух оснащаются компрессором. Установки для бурения картировочных и геологосъемочных скважин представляют собой переносные и самоходные станки. Легкие передвижные установки монтируются на шасси легковых автомобилей. Самоходные и передвижные установки для бурения гидрогеологических скважин представляют собой особый ряд технологических комплексов, позволяющие бурить скважины диаметром до 900 мм в породах любых категорий как вращательным способом с промывкой или продувкой, так и без промывки – шнеками или ударно-забивным способом.

Буровой станок состоит из основных механизмов:

  • Двигатель – машина для выработки механической энергии;
  • Трансмиссия – обеспечивает трансформацию, регулировку, параметров и распределение механической энергии;
  • Вращатель – передает вращение на бурильную колонну. В зависимости от области применения буровой комплекс может оснащаться роторным, шпиндельным или подвижным вращателем.
  • Лебедка – служит в составе талевой оснастки, предназначена для выполнения спуско-подъемных операций.
  • Гидравлическая система — в составе с маслонасосами, маслобаком и распределителями позволяет управлять исполнительными механизмами буровой установки.

Буровой насос:

Является одним и основных элементов буровой установки. Предназначен для нагнетания промывочной жидкости для очистки забоя скважин от шлама, охлаждения породоразрушающего инструмента. Иногда применяется в роли гидропривода забойных гидравлических машин. Расход промывочного насоса определяется необходимостью обеспечения рабочей скорости прямого и восходящего потока промывочной жидкости в бурильной колонне и затрубном пространстве. В большинстве случаев осуществляет перекачку водопесчаноглинистых смесей с абразивным действием. Принципиальное отличие – поршневой или плунжерный рабочих орган. Комплектуется всасывающим рукавом, приемным клапаном, напорной линией с манометром и сбросным клапаном, трехходовым краном и расширительным баком для компенсации скачков давления.

Аварии и осложнения:

Аварией в бурении называют отклонение от нормального процесса бурения, которое вызывает прекращение углубки скважины.

Основные аварии, которые могут происходить при бурении скважины

  • обрыв труб или породоразрушающего инструмента;
  • развинчивание резьбовых соединений труб или породоразрушающего инструмента;
  • прихваты;
  • падение бурового снаряда, труб или посторонних предметов в скважину.

Предупреждение аварий могут быть организационными и техническими мероприятиями, направленными на профилактику и поддержание в нормальном состоянии буровой техники и бурового оборудования.

Осложнение – состояние скважины, при котором процесс бурения временно нарушается или продолжается менее эффективно. Осложнения связаны с с причинами геологического характера:

    • поглощение промывочной жидкости;
    • нарушение устойчивости скважины;
    • непредусмотренное искривление скважины;
    • водо-, газо, нефтепроявления.

    Предупреждение осложнений направлено на постоянный контроль за параметрами промывочной жидкости, поддержание свойств раствора в требуемом состоянии.

    Ликвидационный тампонаж скважины:

    После окончания бурения скважин проводят ликвидационный тампонаж, цель которого – устранить возможное проникновение поверхностных или грунтовых вод, предотвратить загрязнение водоносных горизонтов. Заключается в заполнении всего объема скважины тампонажной смесью.

    Обращайтесь за консультациями по телефону (495) 587-90-67.

    Предлагаем все виды бурения

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

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

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

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

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

    Технология колонкового бурения скважины

    Образцы кернового материала поступают в приемник ствола бура с встроенным шнеком. Благодаря ему можно выявить фильтрующие свойства материальных пластов. Выбор материала в течение исследовательского бурения обеспечивает возможность нахождения геологических разрезов. Эта методика позволяет исследовать пробы с любых глубин. Технология дает положительную результативность при обнаружении глубинных водоемов.

    Для внедрения в грунтовый слой используется буровая основа с закрепленной на ней коронке. Во время разбуривания установка, которая работает при высоких оборотах, подвергается нагрузке. Керновая труба закрепляется к бурильной по мере проходимости, а самая верхняя трубка сцепляется со шпинделем устройства.

    Буровая коронка оборудована острыми резцами из твёрдого сплава или алмазными пластинками. Для изготовления кольца из стали с режущими элементами используют твёрдые сплавы из металла, вольфрама или победита. После заполняемости рабочей трубы грунтом, исследовательские материалы извлекаются для записи геологического разреза земельных пород.

    Вращаясь, устройство пробивает земельный покров с краю, а керн заполняет трубу. К процессу подключается насосный аппарат, качающий промывку. В составе, помимо керна, выходит и часть разрушенных пород. Жидкость чистится и опять подаётся в рабочую зону. Правда частенько следует вынимать буровой коллектор, до верха заполненный керном, заменять рабочую коронку, если та вышла из строя.

    Скорость прохождения зависит от твёрдости. С буром диаметром 16 см за смену преодолевается несколько сотен метров. Следом применяются шнеки с извлечением содержимого.

    Вращательную частоту легко регулируют во время разработок. Легкий грунт требует только слабые обороты. А для твёрдых требуется уже высокая частота. Подвод и отвод жидкости проводят специальной техникой. Данная методика позволяет обработать слои различной твёрдости и структуры.

    Если щель доходит до 1 метра, то позволяется устанавливать проходимый угол. Керновые трубы 400-600 мм в длину применяются так же. В течение работы коронка изнашивается и заменяется.

    Перед запусканием следующей коронки колодец обрабатывается долотом. Это действие значительно увеличивает эксплуатируемый срок инструментального набора. Бур устанавливается на шасси техники с большой грузоподъёмностью. Для разработки многослойного рельефа устанавливается гусеничная специальная техника.

    Оборудование

    Если говорить об оборудовании, то для колонкового бурения понадобятся несколько элементов.

    • Колонковый снаряд. Он может быть двух типов: с тонкими стенками и стандартный. Обычные используются для работ вверх-вниз по горизонту и для бурения горизонтального типа под углом до 45 градусов. А модели с тонкими стенками применяются только для горизонтального бурения.
    • Алмазные коронки. Это приспособление для разрушения породы, которым комплектуется установка для бурения колонкового типа.
    • Обсадные трубы, что выполнены из стали, а также штанги. Эти элементы нужны для создания прочной поверхности внутри скважины.
    • Переходники. Их предназначение – стыковка резьбовых соединений на комплектующих, сальниках промывки, вращателях и буровых штангах.
    • Сальники промывки. Они нужны для подъема керна из скважины.
    • Колонковые долота используются, чтобы углубить отверстие скважины.

    Как выполняются буровые работы?

    Главным рабочим инструментом выступает колонковый буровой снаряд. На его конце расположена колонка – полый металлический цилиндр, оснащенный режущей кромкой на нижнем конце. Колонка под давлением врезается в грунт. Частоту ее вращения регулируют с учетом твердости и плотности породы. Грунт заполняет пустотелую часть режущего инструмента. Затем колонка извлекается из земли, керн вынимается и направляется на исследования. Параллельно с бурением осуществляется подача в скважину промывочного раствора. Если грунт песчаный, то раствор подается для укрепления стенок скважины. Иногда вместо промывочного состава используется воздух. На некоторых видах почв непосредственно в ходе бурения стенки укрепляют обсадными трубами.

    Особенности буровых установок

    Колонковое бурение выполняется установками УРБ 2А2 или УРБ 3А3 на базе автомобильного шасси, например, автомобилей КАМАЗ, Урал и т. д. Для разработки скважин в сложных условиях применяется оборудование на специальных шасси, к примеру, на гусеничном приводе. Особенностью буровых установок с коронками является работа на высоких оборотах на всех этапах разработки грунта. Чтобы продлить срок их службы, используют различные устройства, снижающие уровень вибрации, охлаждают и очищают оборудование промывочным раствором.

    Применяемое оборудование

    Буровые снаряды колонкового типа. Стандартные служат для бурения по вертикали или создания горизонтальных скважин под углом 45 градусов. Тонкостенными снарядами можно бурить исключительно в горизонтальном направлении.

    Алмазные коронки, которые способны разрушать породы практически любой твердости и плотности.

    Колонковые долота для углубления скважины.

    Обсадные трубы и штанги, с помощью которых формируется прочная внутренняя поверхность скважины.

    Переходники, которые позволяют соединять на резьбу различные элементы буровой системы.

    Сальники для промывки.

    Пробки, с помощью которых керн поднимается на поверхность земли.

    Достоинства и недостатки

    Колонковый способ бурения – это единственный достоверный способ получения информации о литологическом составе и глубинах залегания горных пород. Любые геофизические или съёмочные геологические исследования начинаются с бурения опорной скважины колонковым методом.

    Даже при наличии проекта на бурение скважины рекомендуется сначала пройти скважину колонковым методом, скорректировать разрез, а уж потом расширять её до нужного диаметра.

    Обеспечивает высокую производительность и скорость буровых работ.

    Используется для любых пород.

    Позволяет поднимать на поверхность земли неповрежденный керн, который необходим для выполнения лабораторных исследований

    Может использоваться для бурения не только по вертикали, но и в горизонтальном направлении.;

    Это единственный способ получить достоверную информацию о литологическом составе и глубине залегания горных пород

    Колонки очень быстро затупляются из-за твердости породы и перегрева.

    Керн может заклинивать, особенно при бурении под углом и при трещинах в породе.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector