Особенности колонкового бурения скважин. Способ проходки


Колонковое бурение: особенности, преимущества, этапы, какое оборудование для него нужно. Что это за технология бурения скважин и каким существенным недостатком она обладает?

Сфера применения колонкового бурения

Колонковое бурение — метод, позволяющий с наибольшей точностью определять глубину расположения кровли и подошвы грунтовых слоев, а также глубинную отметку зеркала грунтовых вод.

Колонковая буровая технология широко применяется в таких отраслях:

  • Водоснабжение в промышленной и частной сфере. Бурение скважин для частного водоснабжения, организация водозабора целых поселков или городских кварталов эффективно выполняется колонковым бурением благодаря тому, что бур легко проникает на большие глубины. Колонковый снаряд способен поднять практически любую разрушенную породу кроме водонасыщенных и рыхлых несвязных грунтов (песков, гравия, гальки);
  • Геологоразведка в горнодобывающей промышленности. При проходе горной породы происходит точечное воздействие на грунт по радиусу вращения. Другими словами, снарядом, конструктивно напоминающим трубу, выбуривается цельный массив горных пород без нарушения их структуры и состояния.
  • Строительство. Проведение инженерно-геологических исследований для изучения физико-механических свойств грунтов, состояния пород. Колонковая технология предоставляет возможность с высокой точностью выявить УГВ и отобрать пробы воды для изучения их агрессивности по отношению к бетону.

В ходе колонкового бурения извлекается керн — столбик грунта или смежных грунтовых слоев. Керн характеризуется цельной естественной структурой, что обеспечивает проведение всестороннего анализа изучаемой породы. Бурение колонковой трубой позволяет с наивысшей точностью определить глубину залегания породы с целью изучения.

Керн, полученный при колонковом бурении

Колонковое бурение скважин обеспечивает целостность извлекаемого керна, что способствует качественному изучению породы. Одновременно с тем производится наиболее качественная чистка забоя от разрушенной породы

Использование колонкового бура в строительстве существенно облегчает и ускоряет процессы. В подготовленное колонковым буром отверстие легко забивается свая либо монтируется готовая железобетонная конструкция. Колонковое бурение позволяет создавать цилиндрические отверстия в кирпичных и бетонных конструкциях.

Наш опыт работы – более 10 лет

Стоимость работы и переброски бурильной техники – самые низкие в регионе. По всем вопросам звоните: 8 8 (495) 411-27-36

Характеристика и краткое описание колонкового бурения скважин

Керном называется столбик из искомого материала (горная порода, например) цилиндрической формы. Он с использованием шнекового подъемника поднимается из глубин на поверхность, когда цель всего процесса – разведывание грунтовых слоев. Такая процедура делает возможным подробное составление геологического разреза.

Используемое оборудование позволяет углубляться внутрь на расстояние до 1000 м. Оно оснащено инструментами, способными пробить любую породу. Вторая задача техники – регулярная поставка керновых проб наверх.

колонковое бурение видео

Метод настолько эффективен, что его использовали в Заполярье при освоении Кольской сверхглубокого колодца (12 262 м в глубину) для решения научных задач. Она была занесена в книгу рекордов Гиннеса как самая глубокая.

Не менее распространена технология при открытии водных горизонтов на глубине. Добыча воды кристальной чистоты – одна из приоритетных задач.

Технология проведения работ и оборудование

Известны два метода использования колонкового бура: работа с подачей жидкости на забой или на сухую, то есть без бурового раствора.

Бурение без использования бурового раствора применяется в случае, если несвязные грунты пропитаны естественной влагой в достаточном для проходки и извлечения количестве. Воду также не подают в ствол выработки при проходке по текучепластичным, мягкопластичным и тугоппластичным суглинкам/глинам, твердым и пластичным супесям.

Жидкость в обязательном порядке применяют при разбуривании скальных и полускальных горных пород. При отсутствии воды в этом случае углубление происходит значительно медленнее. Помимо этого существенно возрастает вероятность преждевременного выхода из строя коронки, в связи с чем бурение на сухую считается более затратным.

Схема колонкового бурения с промывкой

Технология колонкового бурения скважины с промывкой позволяет не только продлить службу рабочего оборудования, но и наиболее скоростным и наименее трудоемким способом освободить забой от разрушенной породы

При бурении с буровым раствором скорость углубления существенно возрастает. Чаще всего данный способ применяется при бурении скважин значительной глубины. Это позволяет выполнить работы в кратчайшие сроки с минимальным риском повреждения коронки.

Еще воду под высоким напором подают на забой в процессе разработки скважины в рыхлых несвязных грунтах, если отбор керна не является задачей. Струей воды в данном случае просто промывают забой, освобождая ствол выработки от разрушенного грунта.

Принцип колонковой методики

Основным элементом при колонковом бурении является разрушающая режущая деталь, установленная на подошву колонковой трубы. Называют ее коронкой. Для проходки скальных пород применяют особые коронки, оснащенные алмазными резцами.

Коронки для колонкового бурения

Коронки — режущие сменные элементы, которые прикручиваются к нижней кромке колонковой трубы. В процессе бурения их приходится менять несколько раз

Именно алмазная коронка обеспечивает практически беспрепятственное прохождение бура на большую глубину при проходке водозаборных выработок на известняк. То есть при разработке скважин, заглубленных в коренные породы, в трещинах которых в результате многовековой конденсации формировались запасы наиболее чистой подземной воды.

Резьба буровой коронки

Буровые коронки меняют простейшим способом — удаляют истершуюся деталь и навинчивают на колонковую трубу новую коронку

Горная порода разрезается с помощью коронки, вращающейся на высоких оборотах. Скорость вращения бура можно регулировать в зависимости от плотности разрабатываемого грунта. Коронка «вырезает» грунт только по краю своеобразного цилиндра, центральная часть которого продавливается в колонковую трубу.

Для извлечения керна буровой снаряд поднимают на поверхность. Захваченный им грунт буквально выдувают из колонкового бура струей воздуха, поданной в верхнюю часть трубы. Процесс выдува ускоряют, простукивая снаряд кувалдой.

Извлечение керна из колонковой трубы

В процессе колонкового бурения выбуренный конусообразный сегмент горной породы проталкивается в колонковую трубу. Для его извлечения колонковый снаряд достают из ствола путем разбора колонны бурильных штанг. Керн выдувают и выколачивают из трубы

Колонковые буры при прохождении прочных пород обладают большей производительностью, чем матричные и шарошечные долота. Это обусловлено высокой скоростью вращения бура, благодаря чему снижается степень прикладываемых усилий на разработку.

Вдобавок, долота полностью разрушают породу, которую нужно будет «вычерпывать» желонкой или подавать воду с напором для промывки забоя. По сути придется дважды, а то и трижды проходить один и тот же отрезок: сначала разрушать, затем расчищать. Колонковая технология позволяет пройти и расчистить забой за один прием.

Станки и буровые установки

Выбор станка или буровой установки определяется назначением скважины и ее диаметром. Популярность способа колонкового бурения обуславливает производство буровых установок и станков во всем мире. Тяжелые трактора, грузовики и вездеходы подходят для установок, предназначенных для разведочного бурения.

Буровая установка на гусеничном тягаче

Использование тяжелых гусеничных тягачей позволяет производить работы по колонковому бурению скважин в районах с бездорожьем, поверхностным заболачиванием, нестабильным рельефом

Чаще всего бурильное оборудование монтируется на классические автомобили марок МАЗ, КАМАЗ, Урал. Однако есть варианты монтажа и на более легкую технику, которая применяется для бурения скважин на воду в частном строительстве.

При ручном вращательном бурении колонковую трубу заменяет его исторический предшественник — стакан. Этот снаряд представляет собой укороченный вариант колонковой трубы с заостренной кромкой на подошве. Стакан вручную или с использованием мотобура закручивают в землю и извлекают на поверхность все, что в него набилось.

Мотобур для механизации ручного бурения

Для механизации ручного бурения неглубоких скважин и формирования лунок для установки оград и опор ЛЭП применяются бензиновые и электродвигатели. Они сообщают вращающие движения шнеку или колонковой трубе

Технические требования

Буровые вышки состоят из копра и откоса и должны отвечать следующим техническим требованиям:

  1. быть достаточно прочными для восприятия напряжений от максимальных нагрузок и ветровых усилий;
  2. быстро и просто собираться и разбираться с минимальной потерей материала;
  3. быть достаточно высокими в зависимости от глубины;
  4. быть достаточных размеров для удобного размещения и обслуживания механизмов;
  5. в зимний период быть в должной мере утепленными.

Схема буровой вышки для разведочного вертикального колонкового бурения дана на рис. 7, где 1 — габарит двигателя, 2 — габарит насоса, 3 — габарит станка.

коронки для колонкового бурения

Вышки строятся как бревенчатые, так и дощатые и трубчатые. При наклонном бурении скважины обычно пользуются треногими копрами.

Дополнительные аспекты

Подобная технология в частной жизни чаще всего применяется перед тем, как начать шнековое бурение скважин на воду, поскольку этот вариант самый надежный из существующих, он всегда дает результат в 100%. Небольшой диаметр (до 160 мм) позволяет работать достаточно быстро. Таким образом, за смену может быть преодолено от нескольких метров до нескольких сотен метров в зависимости от пород.

Нередко вместо промывки водой используется продувка воздухом, т.к. это значительно дешевле и эффективнее. Такой способ не может быть использован только в одном случае, а именно если присутствует вода в самой толще.

Использование колонковой технологии позволяет работать почти со всеми типами пород на глубине до 1000 м, и во время всего процесса на поверхность подается каждый следующий срез пласта.

После завершения подобной деятельности шнековое бурение скважин на воду осуществляется довольно легко и быстро, т.к. направляющий ход уже имеется. К тому же большим плюсом будет точное знание всех сложных моментов, для которых можно использовать специальные коронки, что опять же ускоряет рабочий процесс.

Иногда используется шнеко-пневматическое бурение, причем подобные методы обладают максимально высоким КПД. Их ограничение связано лишь с жидкостями, т.к. в этом методе снова используется сжатый воздух, которым взвешивается порода для скорейшего ее удаления.

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.

Применение колонковой технологии

Колонковое бурение используется для решения следующих задач:

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

образцы грунта для геофизические исследования в научных и производственных целях

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

Наш экскаватор Hyundai R330LC c вибропогружателем OMS OVR 80 S на объекте

Вибропогружение труб ООО “ПСК Основания и Фундаменты”

Работы по извлечению труб вибропогружателем специалистами ООО “ПСК Основания и Фундаменты”

Вибропогружение труб ООО “ПСК Основания и Фундаменты”

Вибропогружение труб ООО “ПСК Основания и Фундаменты”

Вибропогружение труб ООО “ПСК Основания и Фундаменты”

Недостатки колонкового бурения

Основными недостатками колонкового бурения являются:

  1. малый выход столбика породы — «керна» при проходке мягких и неравномерных по твердости пород. Особенно сильно отрицательное влияние этого факта при пробуривании толщи полезного ископаемого;
  2. довольно частые и сильные искривления скважин;
  3. высокая стоимость алмазов, их хрупкость;
  4. невозможность успешного бурения твердыми сплавами по породам с коэфециентом крепости более 8.

Почти все эти недостатки при правильном ведении работ могут быть устранены. Так, применение двойных колонковых труб и правильная заправка резцов в коронку сильно повышают выход керна. Производство кароттажа позволяет отбивать контакты пород с точностью до нескольких см. Бурение длинным колонковым снарядом с применением стабилизаторов и протекторов и соразмерное давление на забой при частом контрольном измерении наклона скважины предупреждают искривления. Умелое применение соответствующего оборудования снижает аварийность.

Указанные выше преимущества колонкового бурения способствовали чрезвычайному распространению его на разведочных работах. Разведка угольных месторождений, железных руд и большинства полезных ископаемых, залегающих в виде жил, осуществляется в значительной степени посредством колонкового бурения. Разведка круто падающих жильных месторождений на глубину вообще немыслима без бурения наклонных колонковых скважин.

Технологии колонковое бурение скважин на выставке

Каждый год в Москве стартует выставка «Нефтегаз», посвященная отрасли химической промышленности и нефтедобычи. На ней будут представлены современные технологии бурения и улучшения работы для создания нефтяных и газовых скважин.

Мероприятие носит международный характер, оно позволяет существенно улучшить отрасль в стране.

На экспозициях будут представлены разработки ведущих инженеров из многих стран мира, они продемонстрируют новейшие технологии использования оборудования, в том числе технологии колонковое бурение скважин, а также само инновационное оборудование.

Как проходить плывун при бурении скважины

Как пройти плывун при бурении скважиныОборудование для бурения

Характеристики алмазного бурения

Читайте также:

Более 270 законченных проектов. Ни одного отрицательного отзыва

Мы поможем вам выбрать оптимальный вариант, выполним необходимые расчеты и составим проект. По всем вопросам звоните: 8 (495) 411-27-36

Технологические особенности

Некоторые нюансы:

  • Если порода мягкая, то вращение может быть медленным. Чем тверже, тем быстрее движение.
  • Если диаметр отверстия не превышает одного метра, то есть возможность производить бурение под небольшим углом.
  • Короткие трубы (до 60 см) можно использовать несколько раз, более крупный инструмент – одноразовый.
  • Чтобы алмазная коронка не затупилась сразу, перед ее запуском в работу следует пробить дно скважины долотом, размягчить его.
  • Важно правильно закрепить установку, она должна стоять на ровной горизонтальной поверхности.

Плюсы и минусы

колонковое бурение скважин

Преимущества:

  • Точное, направленное действие на конкретную область, очень ровный срез и получение прямого цилиндрического отверстия.
  • Сохранение керна – образца грунта с изначальными свойствами и структурой.
  • Максимальная производительность, небольшое количество прикладываемых усилий и относительно малые временные затраты.
  • Ценность в исследовательском плане. Появляется возможность изучить строение геологических пластов, водных горизонтов.
  • Преодоление даже самых прочных природных ископаемых – базальта и гранита.
  • Возможность финансовой экономии, если правильно использовать высокую производительность и производить расчеты заранее.
  • Мобильность установки.

Если говорить о недостатках, то стоит упомянуть возможную ошибку при бурении, когда специалисты нечаянно заливают водоносные горизонты технической жидкостью. Кроме того, при работах приходится часто менять резцы и даже сами трубы – они достаточно скоро изнашиваются, особенно если не предпринимать меры по их сохранности.

Достоинства и недостатки колонкового метода

Благодаря точечному действию коронки по своему радиусу обеспечивается аккуратное вырезание и вынесение на поверхность цельного керна. Технология применима для бурения пород до XII категории, можно работать как перпендикулярно, так и под углом.

Одним из важнейших показателей колонкового метода считается высокая производительность и скорость бурения.

Помимо этого можно выделить следующие достоинства:

  • Объем бурения в случае применения промывочной жидкости или технической воды составляет 85%;
  • Введение в рабочий раствор активных эмульсий дает возможность удержания стенок скважины в своем первоначальном состоянии;
  • Благодаря снижению осевых нагрузок вследствие того, что порода разрушается не в сплошную, достигается снижение энергетических затрат.
  • Метод позволяет работать с любыми породами, в том числе базальтовыми и гранитными.
  • При использовании сборного мобильного станка возможно проведение работ в труднодоступных местах.

Наряду с достоинствами, колонковое бурение скважин также имеет и свои недостатки:

  • При работе в трещиноватых породах зачастую возникает заклинивание керна, что ведет к необходимости извлечения трубы для его выбивания.
  • При прохождении твердых пород из-за перегрева и прихватывания коронка быстро затупляется. Чтобы этого избежать, необходимо применять охлаждающую жидкость и снижать скорость подачи. Вследствие этого снижается скорость бурения.
  • Маленькое сечение (до 200 мм) бурения не позволяет использовать мощные погружные насосы.

При разработке скважин на воду в случае применения глинистого раствора при вскрытии пласта велика вероятность заиливания водоносного слоя.

Оборудование для проходки скважин

Очень важно правильно подобрать все составляющие, в зависимости от предстоящих работ. Кроме того, в ходе процесса необходимо регулярно производить замену резцов, а также осуществлять осмотр и техническое обслуживание. Ниже перечислим элементы.

Набор инструментов

колонковое бурение

Вот что понадобится:

  • Снаряды. Тонкостенные применяются для горизонтальных отверстий, а стандартные используются под любым углом. Часто они нужны при прокладке инженерных систем.
  • Коронки. Это те самые резцы, которые предназначены для точечного разрушения пород. Они могут быть из латуни или из твердых сплавов, с алмазным напылением.
  • Обсадные трубы. Они формируют цилиндрическую форму скважины.
  • Штанги. Это как переходники или удлинители, нужны для работ на больших глубинах.
  • Шнековые подъемники для транспортировки отработанного материала.
  • Промывочные сальники и прочие комплектующие.

Особенности трубы

особенности труб

Конструкция специально предназначена для сохранения в целости керна, поэтому изнутри вся она без сильных выступов. При выборе учитывают не только диаметр, но и такой показатель, как коэффициент керноотбора.

конструкция для бурения

Есть два вида инструмента:

  • Одинарный. Подходит для бурения в простых условиях, в основном применяется для гидродобычи.
  • Двойной. Конструктивно он отличается тем, что внутренняя труба не вращается, что позволяет сохранить пробу почвы в нетронутом виде. Эта технология применяется в геологической разведке.

Особенности коронки

этапы процесса бурения

Кольцо с резьбой (цельнолитой или приваренной) прикручивается к подошве трубы. Они отличаются по материалу изготовления (алмазные, твердосплавные, вольфрам-кобальтовые и пр.), а также по своему строению (мелкорезцовые, ребристые, с восьмигранными или квадратным сечениями и т. д.). Их также различает диаметр и количество ребер.

обсадные трубы

Обсадные трубы

Они нужны, чтобы края колодца не осыпались. Могут быть стальными, но при водоподготовке сейчас намного чаще используют легкие пластиковые. Кроме того, они могут быть снабжены фильтрующими устройствами, пескоуловителями.

трубы пнд

Стоимость колонкового бурения

  • Стоимость работ меньшего объема, уточняйте по телефону: 8 (495) 411-27-36
  • Цена указана без НДС
Диаметр бурения Единица измерения Стоимость работ, руб
42-62 м 550
62-102 м 770
102-142 м 990
142-182 м 1100
182-222 м 1210
222-262 м 1430
262-302 м 1760
302-362 м 2090
362-402 м 2530
402-462 м 2750
462-502 м 3300
     

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.