Технологи колонкового бурения скважин

Технологические особенности колонкового способа

Колонковое бурение скважин производится следующим образом:

Рис.3. Схема колонкового бурения

1. В задании на выполнение работ указывают географические координаты скважины ее назначение и параметры.
2. Бурящая организация самостоятельно добирается до места назначения, применяя для этого самоходные бурильные установки на базе различных средств грузового автотранспорта или на гусеничном ходу.
3. Производится подготовка площадки под установку буровой установки, которая должна быть строго горизонтальной.
4. Изготавливаются емкости для воды или глинистого раствора, применяемого при бурении скважины.
5. Обычно для промывки скважины применяется чистая вода. Но при прохождении водно-песчаного слоя необходимо использовать глинистый раствор, в процессе бурения укрепляющий стенки шурфа от обрушения. В специальных случаях вместо глины применяется жидкое стекло.
6. Применение промывки при прохождении рыхлых гравийно – каменистых горизонтов неэффективно, ввиду того, что промывочная жидкость активно уходит внутрь грунта. В таких условиях единственным вариантом продолжения бурения является обсадка стенок скважины металлической трубой.
7. При необходимости исследования геологического разреза местности в месте бурения, керноприемник периодически извлекают для исследования образцов кернов.
8. В определенных условиях колонковое бурение становится более эффективным при продувке скважины сжатым воздухом от компрессора.
9. Колонковое бурение скважины по твердым грунтам возможно с обсаживанием ее стенок только при достижении проектной глубины.
10. Способ позволяет осуществлять бурение под углом, а также для проходки горизонтальных «проколов». В таком случае обсадка применяется с самого начала процесса.

Как проводится ударное бурение?

Главной особенностью этого способа, как видно из названия, заключается в том, что ударное бурение осуществляется за счет воздействия на забой ударных нагрузок. Основными элементами применяемых нашей компанией установок, с помощью которых мы осуществляем ударное бурение скважин, являются:

мачта со шкивным устройством;

бурильный инструмент (снаряд);

электродвигатель для подъема бурильного инструмента в исходное положение;

трос (канат), удерживающий инструмент.

Ударно-канатное бурение скважин осуществляется путем резкого опускания на забой бурового снаряда, прикрепленного к канату. Грунт разрушается за счет динамического воздействия на него веса снаряда. После каждого удара бурильщик нашей бригады приподнимает инструмент над забоем в исходное положение и вновь приводит его в движение. Вес применяемых нами буровых снарядов может достигать нескольких тонн. Когда мы составляем программу инженерно-геологических изысканий, наш специалист, отвечающий за технологию работ, определяет оптимальную массу снаряда, соответствующую ожидаемым на изучаемом участке геологическим условиям.

Канатное бурение и опробование инженерно-геологических скважин

Важный элемент процесса бурения инженерно-геологических скважин – их опробование с отбором кернового материала. Пригодный для анализа и лабораторных испытаний керн можно получать не только в процессе колонкового бурения. В условиях, когда геологический разрез представлен грунтами невысокой прочности:

суглинками;
супесями;
влажными песками; –

мы с успехом применяем для отбора керна канатное бурение с кольцевым забоем. Для этого в компоновку бурового снаряда наши специалисты по технологии бурения включают:

бурильный башмак (ударный аналог коронки, используемой при колонковом бурении);

ложечный керноотборник с продольной прорезью (для облегчения вынимания из него керна);

кернорватель (приспособление для отрыва от забоя и удерживания керна при подъеме инструмента).

Важно! При проходке очень рыхлых грунтов, грозящих обвалом стенок скважины с прихватом бурового снаряда, мы ведем ударно-канатное бурение с обсадной трубой, спускаемой в скважину по мере ее углубления. Это предохраняет ствол скважины от осыпания

Применять канатное бурение для опробования грунтов мы можем, только если программой инженерно-геологических изысканий предусмотрены горные выработки вертикального направления (в силу специфики данного метода, основанного на силе падения бурового снаряда). Для бурения горизонтальных скважин или имеющих значительный угол наклона, мы используем другие способы. Например, ударно-вращательное бурение.

Если вы решили пробурить на участке скважину на воду собственными силами, то канатная методика бурения – именно то, что вам требуется. Этот простой способ может применяться на разных типах грунтов. Для выполнения работы вам не понадобится привлекать специальную строительную технику. Относительно компактную и несложную установку для бурения по этой технологии можно соорудить своими руками. Благодаря подробной видео инструкции в конце статьи вам будет проще разобраться в процессе и выполнить его самостоятельно.

Ударно-канатный метод выполнения проходок заключается в постепенном разрушении породы посредством её дробления. Для разрушения грунта используется долото, а для очистки забоя применяют специальные желонки.

Данная технология позволяет выполнить гидротехническое сооружение с высоким дебетом. При этом гарантируется продолжительный срок службы скважины (он может превышать 80 лет). Самое главное достоинство канатного бурения – это простота и доступность. Именно поэтому таким способом проще всего самостоятельно сделать скважину на воду.

Особенности технологии

При колонковой методике давление на грунт осуществляется специальными коронками в виде пустотелых цилиндров с резцами с одной стороны. Резцы способны бурить грунты различной твердости, благодаря работе на больших оборотах. Чтобы инструмент прослужил дольше, порода заблаговременно обрабатывается бурильным долотом. При работе с твердыми породами требуется строгое соблюдение соосности составных элементов инструмента, для чего производится калибровка с помощью твердосплавного расширителя.

Колонковое бурение может проводиться под любыми углами наклона к поверхности. Прорабатываемые при этом скважины отличаются небольшим диаметром при достаточной глубине. Сам станок весит немного, поэтому довольно маневренный. Диаметральная обработка позволяет извлекать цельную часть грунта и проводить ее анализ с учетом естественной последовательности пластов.

Обязательным условием считается наличие процедуры промывки, при которой станок омывается водой или глинистыми растворами, защищающими скважину от обвалов. Завершающим этапом становится выемка грунта с помощью шнековой машины.

Пошаговая инструкция по разработке скважины на воду

Теперь разберемся как сделать скважину в песчаном грунте с использованием малогабаритной техники.

Разработка нового гидросооружения начинается с подготовки рабочего проекта. Чтобы не допустить серьезных ошибок в проектировании, эту работу лучше поручить специалистам.

Далее выбирается место под разработку скважины на основании геологических изысканий. Когда план бурения составлен, можно приступать к основному процессу.

Технология самостоятельного бурения предусматривает следующие этапы:

1. Нанесение разметки на выделенную зону под бурение скважины.
2. Выкапывание по готовой разметке шурфа размером 150 × 150 см для погружения бурильного инструмента – желонки, шнека или бура. Шурф представляет собой специальное углубление в грунте, которое предназначено для разработки скважинного канала.
3. Установка рабочего инструмента.
4. Осуществление бурения с учетом выбранного способа.
5. После завершения проходки монтаж фильтровой установки – конструкции, которая состоит из донного фильтра, отстойника и подающей трубы.
6. Засыпка затрубного пространства песчано-щебеночной смесью. Это позволит закрепить обсадку в скважинном канале.
7. Герметизация верхней части трубы и заполнение полости водой при помощи насоса для прочистки фильтра.
8. Откачка жидкости из скважины желонкой или шнековым насосом.
9. После полной прочистки гидросооружения и водоносного слоя спуск насосного оборудования в обсадку при помощи металлического троса.
10. Подключение шланга и водопроводной трубы к насосному оборудованию.
11. Монтаж вентиля на трубе для регулировки напора воды.
12. Установка гидроизоляции надземной части обсадной трубы для защиты от повышенной влажности и перепадов температур.
13. Монтаж на скважинном устье кессона с фиксацией на оголовок.
14. Прокладка водопроводных труб от дома в земляных траншеях.
15. Выполнение наружной обсыпки кессона землей и обустройство бетонной отмостки.

Это общая схема того, как самому можно осуществить бурение водоносной скважины для организации автономного водоснабжения.

При самостоятельном проведении работ главное – не спешить и соблюдать все основные этапы технологического процесса разработки скважины. При этом не стоит забывать, что применение качественных и долговечных комплектующих (насосного оборудования, фильтра и труб) является гарантией надежной и безопасной эксплуатации скважины.

Характеристика колонкового способа бурения

Основное назначение — обеспечить достоверную информацию о веществах, находящихся в массивных образованиях, путем извлечения их на поверхность. Продуктами резания монолитов являются цилиндрические образцы твердой пробы и буровая мелочь — шлам.

Выемка керна осуществляется инструментом для работы в скважине:

• коронки — кольца трубчатой формы Ø 76, 93, 112, 132, 151 и 190 мм, армированные с рабочего торца твердыми сплавами, или насадки Ø 36, 46, 59 и 76 мм с алмазами, другой конец оснащается трапециевидной резьбой для присоединения к колонковому буру;
• колонковая труба для размещения керна;
• переходник на трубчатую буровую колонну, собранную с помощью ниппельных или муфто-замковых соединений.

На торце наружной части колонны находится промывочный сальник. В инструмент для спуско-подъемных операций входят ключи различного назначения, подкладные вилки, элеваторы для захвата бурильных труб. Шлам выносится по затрубному пространству на поверхность водой или глинистым раствором, закачиваемым насосом высокого давления.

Существует несколько разновидностей кернового бурения:

1. Вращательный способ — алмазный, твердосплавный или бескерновый.
2. Ударно-вращательный с применением пневмо- и гидроударников.

Технология колонкового бурения скважин ↑

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

Установка на колесной базе

Процесс поэтапно:

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

Шпиндельный станок

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

Режим бурения определяют по следующим параметрам:

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

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

В зависимости от состояния забоя в качестве промывочной жидкости используют:

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

Керн извлекают двумя способами:

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

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

Скорость колонкового бурения скважин высока:

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

УБМ-230-03

В колонковом бурении используют:

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

В спускоподъемных операциях используют ключи, подкладывающие вилки, элеваторы.

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

• вольфрам,
• победит,
• сталь.

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

Коронки

Суть технологии

Для разрушения грунта используется колонковый бур. С помощью этого инструмента в грунте образуется отверстие заданной глубины и диаметра. В процессе бурения установка, работающая при высоких оборотах, подвергается нагрузке.

Буровая коронка оснащена режущими частями из твердого сплава или алмазными вставками. Для изготовления этого пустотелого кольца из стальной заготовки с острыми резцами используют твердые металлические сплавы, вольфрам, победит, алмазы.

Колонковое бурение скважины на воду.

В процессе вращения бура инструмент движется по краю, что обеспечивает сохранность керна. После заполнения рабочего ствола грунтом образцы извлекают из приемника для описания геологического разреза местности.

Скорость проходки зависит от твердости. С помощью бура диаметром 160 мм за смену можно преодолеть несколько сотен метров. После выполнения этапа с использованием колонкового бура применяют шнеки с извлечением содержимого скважины.

Другие особенности технологии колонковое бурение скважин

Данный метод активно применяется на разведочных и артезианских скважинах, он обеспечивает небольшой диаметр скважины и довольно приличную глубину. Особенность метода состоит в кольцевом разрушении породы, то есть при бурении из грунта вымываются его остатки благодаря использованию промывочной жидкости.

Раствор для промывки подается в специальную колонну, для этого, как правило, используют высокомощные грязевые насосы. Создание скважины осуществляется путем воздействия вращательного движения устройства для бурения.

В качестве данного устройства может быть использована твердосплавная или алмазная коронка, которая и внедряется в грунт. Метод используется преимущественно для бурения скважин под воду в однородных породах, но может быть использован и при работе с трещинами.

В ходе технологии из новой скважины выводятся примеси и остатки – песок, грунт, мусор. Иногда колонковое бурение скважин вместо промывки использует продув воздухом. Этот вариант предпочтительнее, так как он более экономный, в связи с отсутствием необходимости приобретать промывочные жидкости.

Этапы колонкового бурения

Исследовательский проект хода выполняемых разработок определяет выбор территории, расчищаемой от лишнего мусора. Для выведения рабочей жидкости возле бурения дыры обустраивают ямку до 2 метров вглубь. Для бура пробивается окружность. Коронка соединяется с колонковой трубкой, наращиваемой во время прохождения грунта. В итоге оборудование приводят в движение буровым устройством.

При заполнении канала его приподнимают для вывоза материальных образцов необходимыми инструментами. После этого, извлекаемый бур снова опускают в скважину для дальнейшего действия. На большей глубине вставляют трубки со съёмным приёмником кернового материала, расположенным внутри. По мере заполняемости он движется наверх. В ходе промывающей операции отходы горных продуктов выходят вместе с жидкостью.

Колонковое бурение чередуется с промывающими действиями. Если в источнике нет воды, то очистка проводится благодаря специальному раствору, охлаждающему инструмент и облегчающему прохождение. Работа осуществляется вместе с продуванием сжатым воздухом, подающийся через буровые трубки. При погружении в песчаный состав в массу добавляется глина и жидкое стекло, которые значительно укрепляют стенки.

Во время прохождения неустойчивый слой стенки труб укрепляются обсадными шлангами. Особенностью кернового разбуривания является то, что при нем подвергается разрушению только периферийная зона, а вот центр колонны при этом остается целым.

Правильный выбор места для разработки скважины

Как бурят скважину на воду? Все начинается с выбора подходящего места для обустройства водозаборной точки. Для определения водного источника на земельном участке рекомендуется учитывать такие признаки:

1. Скопление растительности, которая предпочитает высокую влажность почвы в определенных зонах.
2. Скопление мелких насекомых, а также отдых домашних животных – котов и собак – в местах пролегания водоносного слоя.
3. Возникновение влажного тумана и росы в вечернее и утреннее время. В зимний период появление проталин.

Вышеперечисленные признаки обнаружения водоносного горизонта считаются косвенными, поэтому для получения более точных результатов рекомендуется провести основные геологические изыскания.

Специалисты помогут определить глубину прохождения водоносных горизонтов и предоставят аналитические данные о состоянии грунта на земельном участке.

Особенности шнекового бурения

Этот тип бурения сегодня наиболее часто используется при устройстве водоносных скважин в частных хозяйствах. Особенностью шнекового бурения является то, что разрабатываемая порода полностью удаляется из створа скважины без привлечения дополнительного оборудования. Метод напоминает ввинчивание, позволяет бурить на глубину и одновременно удалять ненужный грунт.

Используемый для бурения инструмент называется шнек. Представляет собой металлический стержень с лопастями. Завинчиваясь в грунт, шнек разрушает породу, которая задерживается на его лопастях. Из-за специфики конструкции шнеком невозможно полностью освободить забой от отвала. Поэтому его в основном применяют для проходки верхних слоев.

Бурение с использованием шнека не требует больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения данного способа достаточна широка: геологоразведочные скважины, прокладка коммуникаций, устройство буронабивных скважин и частично бурение на воду. Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.

Задействованное оборудование и инструменты

Шнековое бурение производится буровой установкой, главным элементом которой является бурильный инструмент винтового типа, выполненный из высокопрочного металла. Буровую колонну по мере заглубления наращивают шнеками равного размера. В комплекте иногда применяются лопастные долота, необходимые для прохождения рыхлых пород, а также долота с круглыми или конусообразными головками, используемые для разработки твёрдых пород.

Большинство современных бурильных установок оборудованы полыми снарядами, оснащёнными реверсивными замками, которые не допускают движение инструмента в обратную сторону. Режущие части шнека в процессе бурения охлаждаются за счёт разрабатываемого грунта, а разработанная порода поднимается вверх по спиралям. Это позволяет проводить бурения без остановок, значительно уменьшая временные и энергетические затраты на создание водоносной скважины.

Технология шнекового бурения

После выполнения проходки, глубина которой составляет 1,5 — 2,0 м, шнек извлекается, и в скважину устанавливаются обсадные трубы. Диаметр водозаборной скважины, пробуренной при помощи шнека, составляет 50 — 200 мм и зависит от размера используемого инструмента.

Обрушение стенок скважины предотвращают обсадные трубы

Особенно это важно для рыхлых несвязных грунтов, поэтому у бурильщиков существует правило: использовать при проходке супесей и суглинков шнеки с расположением лопастей под углом 30 — 60º, а при бурении песков плотного сложения инструмент с лопастями под углом 90º. При меньшем наклоне витков шнековой спирали больше несвязного отвала выносит на поверхность шнек

Плюсы и минусы применения шнека

Шнековый метод бурения позволяет произвести устройство скважины максимально быстро, при условии, что размер шнека и угол наклона долота были подобраны правильно. К достоинствам шнекового бурения относят:

• грунт поднимается на поверхность сразу в процессе бурения;
• высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
• нет необходимости делать промывку ствола скважины;
• компактной шнековой установкой или ручным шнеком можно бурить внутри дома (в подвале);
• нет необходимости поднимать на поверхность первое звено и разбирать/собирать буровую колонну как при колонковом методе.

Главным недостатком шнекового бурения можно считать невозможность работы на сыпучих и очень твёрдых грунтах, но в то же время шнек — идеальный инструмент для бурения в суглинистых, смешанных (глина и супесь) и мягких глинистых грунтах. Ещё один недостаток, ограничивающий применение шнека для устройства водоносных скважин — необходимость применять ударно-канатный способ для очистки ствола от отваленной породы.

Преимущества колонкового бурения скважин

Колонковое бурение скважин — это один из наиболее распространенных и эффективных методов для создания и разведки скважин различных целей. Этот метод обеспечивает множество преимуществ по сравнению с другими методами бурения. Рассмотрим некоторые из них:

Ускоренная скорость бурения: Колонковое бурение позволяет достичь значительно большей скорости бурения, чем, например, роторное бурение. Это связано с тем, что в процессе колонкового бурения используется специальное многофункциональное буровое оборудование, которое позволяет проводить одновременно несколько операций и повышает производительность работы.
Меньшая вероятность разрушения стенок скважины: Колонковое бурение проводится с использованием особой колонки, которая закрепляется в скважине. Это позволяет уменьшить вероятность обрушения стенок и обеспечивает большую безопасность во время работы. Также, колонковое бурение подразумевает использование технологии цементирования, которая является дополнительной мерой для защиты стенок скважины.
Расширение диапазона применения: Колонковое бурение может быть использовано для создания скважин различного назначения: водозаборных скважин, нефтяных скважин, геотермальных скважин и т.д. Этот метод также подходит для бурения в различных грунтах и условиях, что расширяет его применение.
Уменьшение экологического воздействия: Колонковое бурение позволяет минимизировать воздействие на окружающую среду. Это достигается за счет меньшего количества отходов и выбрасываемого загрязнения в процессе работы. Кроме того, значительная часть отработанного материала может быть переработана и использована повторно.
Большая точность: Колонковое бурение обеспечивает высокую точность и качество получаемых данных

Это позволяет получить более надежную информацию о грунте или водном пласте на большую глубину, что особенно важно при проведении исследований и разведке новых месторождений.

В целом, колонковое бурение скважин является выгодным и предпочтительным методом для создания скважин различного назначения. Благодаря его преимуществам, этот метод широко используется в различных отраслях, связанных с бурением и разведкой скважин.

Промывочная жидкость в буровых роторных работах

Жидкие среды, используемые для бурения, укрепляют стенки выработки в рыхлых породах, удерживают буровой шлам во взвеси, не давая ему осаждаться, и выносят его на поверхность, не загрязняют подземную воду. Трение колонны о стенки скважины и охлаждение долота, способствование разрушению породы на забое — это тоже функции промывки.

В качестве буровых растворов применяются следующие жидкости:

1. Вода техническая. Применяется при строительстве водозабора в устойчивых породах и песках, где статический уровень жидкости ≥3 м. Диаметр скважин <200 мм.
2. Глинистый раствор. Для его приготовления используют каолиновые и бентонитовые глины. При смешивании с водой частицы породы слипаются между собой и образуют гелеобразную жидкость, в которой влага находится внутри пространственной структуры ячеек.
3. Раствор аэрированный. Применяется в интервалах с поглощением промывки и при входе в слабонапорные водоносные пласты. Представляет собой обогащенную воздухом техническую воду или глинистый раствор. Аэрация осуществляется 2 способами: реагентным (добавлением в жидкость поверхностно активных веществ) и подачей сжатого воздуха от компрессора. Обогащение промывки воздухом способствует снижению загрязненности водоносного горизонта элементами промывочной жидкости.
4. Нестабильный раствор технического крахмала. Перемешивается 1 час в глиномешалке с добавлением к 1 м³ воды 40-50 г сухого порошка. Смесь распадается через 3-4 дня. Используется при бурении низконапорных пластов, включающих мелкозернистые пески, что позволяет не проводить разглинизацию скважины, как в случае применения раствора глины.
5. Водные растворы гипана — гидролизованного полиакрилонитрила. Его использование в песчаных горизонтах снижает водоотдачу пласта из-за образования эластичной корки на стенках скважины.

Схема роторного бурение скважины с прямой промывкой.

Как выполняется обсадка скважины

Этап обсадки наступает сразу же по окончании бурения и заключается в том, что в скважину устанавливают обсадную трубу. Этой техникой вода ограждается от верховодки, предотвращается загрязнение, оползание и укрепляется ствол скважины.

Для обсадки лучше всего использовать металлические трубы, а не пластиковые (ПВХ/НПВХ). Трубы из пластика не слишком прочные и подходят для неглубоких скважин. Тогда как металл очень прочен и долговечен. Стоимость металлической обсадной трубы зависит от ее толщины, которая тоже подбирается индивидуально.

Важно! Если у вас глубокая скважина, рекомендуем сделать двойную обсадку. Например, внешнюю можно сделать трубой из металла, а для внутренней использовать пластик или тоже металлическую трубу

Колонковое бурение скважин: технология и оборудование

Существует два способа применения подобного бура: работа на сухую и с промывкой.Поскольку не всегда есть возможность обеспечить достаточный объем воды, очень часто рабочий процесс осуществляется без применения жидкости. В этом случае углубление происходит не очень быстро. Кроме того, вероятность слома коронки является значительной, поэтому сухоебурениесчитается довольно затратным мероприятием.

Извлечение породы с использованием промывки– более надежный метод, который, к тому же, позволяет углубляться в грунт гораздо быстрее. Его часто используют, когда необходимо пробурить скважину большой глубины, затратив на это минимально возможное время.

Схема колонкового бурения скважиныс применением промывочного раствора

Принцип работы

Рабочий инструмент вращается на высоких оборотах, разрезая с помощью коронки горную породу. При этом частоту вращения можно регулировать: для мягкого грунта устанавливаются сравнительно небольшие обороты, для твердых пород – более высокие.

Посколькукоронка разрезает грунт только по краю,образовавшаяся в процессе внутренняя часть должна извлекаться на поверхность. Для этого существует два способа:

1. Бур поднимается на поверхность, после чего из него извлекается керн.
2. Используется специальная труба-подъемник, по которой порода транспортируется наверх.

Бурильный станок и инструмент

Бурильноеоборудование для колонкового бурения скважин, как правило, устанавливают на шасси классических автомобилей – Урал, КАМАЗ, МАЗ. Хотя дляработы в условиях сложных рельефов может использоваться гусеничная спецтехника.

Бурильные установки для реализации колонковой технологии

Для работ данного вида применяется такой инструмент:

• Стандартные или тонкостенные снаряды (трубы). Первые могут использоваться как для вертикального, так и для горизонтального (углового) сверления. Вторые применяются исключительно для горизонтальных работ.
• Породоразрушающий элемент – коронка. Наиболее универсальными считаются алмазные резцы, которые одинаково успешно разрушают твердый и рыхлый грунт.
• Штанги для наращивания глубины скважинного отверстия.
• Промывочные сальники, обеспечивающие подачу промывочного раствора и отвод потока жидкости с керном.
• Переходники для стыковки буровых штанг, промывочных сальников, вращателей.
• Долота, которые применяются для увеличения глубины скважины в особо сложных местах.

Бурильные трубы для приема керна и поддержания правильного направления скважинного отверстия

Этапы бурения

Технология колонкового бурения скважин реализуется следующим образом:

1. Подготавливается поверхность, которая очищается от мусора и посторонних предметов.
2. На небольшом расстоянииот планируемого отверстия роется яма глубиной около 2 м для промывочной жидкости.
3. В земле пробивается небольшое отверстие для размещения бура.
4. По мере углубления прохода в трубе скапливается грунт. При полном заполнении ееподнимают на поверхность.
5. Порода из трубы извлекается с помощью молотка. Удары необходимо наносить методично и не слишком сильно, чтобы не повредить металл.
6. После извлечения породы бур опускается обратно в скважину. Процесс повторяется до момента достижения необходимой глубины отверстия.

По составу извлеченного керна можно судить о структуре грунта на разной глубине

Колонковое бурение: сфера применения и особенности процесса

Колонковое бурение считается одним из простых и дешевых способов геологоразведки, ведь при производстве работ структура грунта остается неизменной. Методика хорошо зарекомендовала себя при осуществлении подготовительных мероприятий на участках, зарезервированных для гражданского и промышленного строительства, а также при осуществлении научной деятельности, направленной на изучение грунта с целью дальнейшей разработки территории.

Выбор данной технологии для прокладки трубопроводов от артезианских рек не случаен, ведь именно она позволяет с минимумом трудозатрат и времени определить глубину залегания водоносного русла. Названная методика применяется для обустройства скважин в районах с достаточным дебитом подземных рек, которые способны запитать 2-3 потребителя одновременно.

Глубинные водозаборные сооружения для промышленных потребителей при помощи колонкового бурения практически не изготавливают. Основным отличием промышленных скважин от классических артезианских выработок, обустраиваемых для пользования одним потребителем, является не форма или размер обсадной колонны, а количество воды, перекачиваемое насосом конечному потребителю. В отверстия, которые оставляет за собой бур малого формата, опустить мощное оборудование весьма проблематично.

Достоинства и недостатки колонкового бурения

Эта технология может применяться для пород 12-й категории. Используется она как под углом, так и перпендикулярно грунту.

К достоинствам способа можно отнести тот факт, что технология осуществляет вынос на поверхность кернового материала. Это позволяет определить состояние геологии в данной местности, что поможет обосновать наличие или отсутствие здесь месторождений полезных ископаемых.

Кроме того, выделяют следующие преимущества:

Объем бурения с использованием промывки технической воды достигает 85%

Использование в составе раствора активных эмульсий позволяет удерживать стенки скважины в первоначальном состоянии, что немаловажно для работы. Технология довольно экономичная

При работе энергетические затраты меньше, чем в других случаях, так как осевые нагрузки меньше и процесс осуществляется периодами. Метод применим при работе с любыми породами.. Колонковое бурение имеет также несколько недостатков:

Колонковое бурение имеет также несколько недостатков:

1. При использовании его под углом в трещинах породы может возникнуть заклинивание керна. Это приведет к необходимости его выбивания, для чего используется колонковая труба.
2. Кроме того, в ходе процесса колонка затупляется очень быстро, так как она сильно перегревается при работе с твердыми породами.
3. Малое сечение бурения. В связи с этим использование мощных погружных насосов исключается.