Особенности колонкового бурения скважин
Изобретенное 155 лет тому колонковое бурение скважин, технология которого выдержала проверку временем, востребовано до сегодняшнего дня. Способ применим в случае, когда нужно провести геологическое исследование залегающих пород.
Характеристика способа
Извлекаемый на поверхность керн – цилиндрический столбик материала, его отбирают на пробу и транспортируют наверх с помощью шнекового подъемника – много способен сказать исследователям недр.
Пласты видны в разрезе, подобных точных показателей не сможет дать ни один из ныне существующих способов бурения.
Кольскую сверхглубокую скважину пробурили этим способом. Была достигнута отметка 12,262 тыс. метров – уникальный результат в разведывательном бурении.
А еще колонковый способ незаменим при бурении скважин для поиска воды, технология дает надежный результат – 100%. Стоит разобраться и в тонкостях самой технологии, в инструменте для ее реализации, изучить все плюсы и минусы.
Использовать колонковую технологию несложно, специалисты могут работать со всеми видами пород, вплоть до глубины 1 тыс. метров, когда срезы пластов подаются на поверхность с определенной периодичностью.
Сферы использования подобной технологии
Среди точек применения колонкового бурения скважин, стоит выделить несколько основны.
Горнодобывающая промышленность – разработка горных месторождений твердых полезных ископаемых.
Результат прохода – керн с цельной структурой, по которому выполняют анализ пород в этой местности. Его периодически извлекают, чтобы узнать картину залегания пород на этом участке.
Автономное водоснабжение – организация процесса нуждается в исследовании недр частных землевладений, чтобы иметь доступ к подземным источникам воды. Гидрогеологическое бурение необходимо для выбора местонахождения водной скважины.
Строительство – для бурения диктующей скважины под забивку свай – обустраивая свайные фундаменты. Строителям нужно знать, на какой глубине будет песчаная прослойка или начинаются крупные камни. От этого зависит устойчивость здания. Подобная технология идеальна, чтобы в железобетонных конструкциях просверлить отверстия большого диаметра.
Подобный способ подходит для вертикального прохождения скважин, горизонтального и под нужным углом.
Суть технологии
Грунторазрушающим устройством служит колонковый бур (буровая коронка) – специальный инструмент, имеющий твердосплавные режущие части или алмазные вставки.
С его помощью профессиональные бурильщики максимально быстро образуют в грунте отверстия нужной глубины и диаметра.
Колонковое бурение скважин проводится мастерами при высоких оборотах основной детали, поэтому установка подвержена мощной нагрузке. Для устройства коронки – прочного и удобного кольца из стальной заготовки – пустотелого цилиндрического куска с острыми резцами – применяют твердые сплавы: вольфрам, победит и сталь или алмазы.
Коронка движется строго по краю, а порода изнутри остается нетронутой. После того как рабочий ствол заполнится грунтом, образцы периодически извлекают для исследования из керноприемника и определения геологического разреза места.
Небольшой диаметр бура до 160 мм позволяет преодолеть за смену до нескольких сотен метров, все зависит от твердости породы.
После выполнения колонковой проходки и изучения результатов, легко начинать шнековое бурение с полным извлечением содержимого скважины.
Этапы процесса
Технология реализуется в такой последовательности:
- Поверхность очищают от мусора и посторонних предметов.
- Недалеко от будущего отверстия роют яму двухметровой глубины для слива промывочной жидкости.
- В грунте пробивают отверстие для размещения бура, коронку соединяют с колонковой трубой, она наращивается по мере проходки.
- После с бурильными трубами – верхняя закрепляется в буровом станке, работающем от двигателя – в такой способ начинается проходка.
- При полном заполнении трубы ее поднимают на поверхность, извлекая из нее породу при помощи молотка, удары наносят не слишком сильно.
- Бур опять погружают в скважину и бурят, пока не достигнут необходимой глубины.
Бурение проходит с промывкой, но если для этого нет достаточного объема воды, рабочий процесс осуществляют на сухую. Если в работе специалисты задействуют алмазный инструмент, для регулярной промывки они используют специальную эмульсию.
В случае песчаного грунта, добавляют в раствор жидкое стекло, глинистую массу, укрепляющие стенки отверстия.
Для грунтов с неустойчивой структурой, скважину, в процессе углубления, укрепляют обсадными трубами. Часто, вместо промывания водой, используют более дешевую продувку сжатым воздухом.
Технологические особенности способа
Колонковый способ бурения имеет ряд особенностей:
- Мастера могут обрабатывать даже сыпучие грунты, множество острых коронок позволяет мастерам изменять пласты породы любого уровня твердости.
- Отверстие рабочей скважины несложно выравнивать, если ее диаметр находится в диапазоне 1 метра.
- Прочное, современное буровое оборудование мастера часто на территории извилистого ландшафта.
- Колонковые трубы, длиной 0.4–6 метра, используют и повторно по прямому назначению.
- Буровую коронку время от времени нужно менять, она становится тупой.
- Перед тем как запустить очередную алмазную коронку, дно скважин обрабатывают бурильным долотом, чтобы продлить срок службы коронки.
- Площадка под буровую установку призвана быть строго горизонтальной.
Оборудование для колонкового промышленного и разведочного бурения часто устанавливают на шасси тяжелых автомобилей МАЗ, КАМАЗ и Урал, тракторов или гусеничной спецтехники (вездеходов) при варианте сложных рельефов местности.
Что касается вопросов водоснабжения, есть немало легкого мобильного оборудования, пригодного для бурения скважин для воды.
Плюсы и минусы колонкового бурения
К положительным моментам процесса относятся:
- Точечное действие коронки, вырезающей породу по своему радиусу, в отличие от роторного долота, оное во время прохода разрушает грунт.
- Высокая производительность способа.
- Возможность посредством колонкового бурения скважин изучить подземное строение грунтов в зоне выполнения работ.
- Применяя этот метод, проходят восстающие, многозабойные, наклонные скважины; в любых пластах, в том числе базальтовых и гранитных.
- Частота вращения бура регулируется: на мягком грунте довольно небольших оборотов, твердые породы требуют более высоких.
- Сравнительно высокая скорость проходки, снижающая себестоимость объекта, при пониженной энергоемкости процесса.
Как в любом процессе, колонковое бурение имеет некоторые недостатки:
- В тех процессах, когда применяют глинистый раствор, есть риск заиливания водоносного слоя продуктами промывки.
- Быстрое изнашивание инструмента.
- Сухое бурение – слишком затратное.
Список небольшой, но во время принятия принципов технологического производства, их необходимо учитывать. Такой подход позволит сэкономить ресурсы, время и кадровый вопрос.
Во время работы с глубинными пластами эти факторы остаются решающими. Стоимость оборудования вместе с ценой грунтовых работ составляет солидную цифру.
Процесс колонкового бурения проходит в несколько этапов, оборудование подлежит регулярному осмотру на предмет повреждений и сколов. Мастера проходят регулярную учебу по технике безопасности, такая мера предосторожности существенно снижает процент повреждений.
Загрузка...