Колонковое бурение

Колонковое бурение – это способ устройства скважин, при котором рабочим инструментом служит полая металлическая труба со съемным резцом в нижней части. Инструмент разрушает породу по кольцевому контуру, в середине остается цельный столб керна.

Этот метод предпочтителен в первую очередь в геологоразведке: по керновому столбу легко проследить последовательность залегания слоев и их толщину, что является главной информацией при составлении геологического разреза.

 

 

В строительстве колонковая технология популярна за счет возможности бурить твердые породы на большую глубину. Наша рабочая группа выполняет скважины глубиной до километра.

Выбор резцов определяется характеристиками грунта:

• на твердых породах применяется алмазное колонковое бурение;
• для пород средних категорий буримости подходит твердосплавный резец (вольфрам, победит);
• для пород первых категорий буримости можно использовать сталь.

На рыхлых и мягких грунтах мы не рекомендуем применять колонковую технологию. Она задействует дорогостоящее оборудование, следовательно, обходится дороже. В частности, при устройстве фундаментов в средней полосе европейской части страны эффективнее и дешевле будет бурение шнековое: глубина до 100 метров, диаметр скважины практически неограничен, а грунты в этих районах преимущественно ниже 5 категории буримости.

Подсказать вам оптимальный для ваших условий метод (или комбинацию методов) мы сможем после ознакомления с вашим объектом.

 

Функции бурильной колонны

Все пространство скважины между рабочим инструментом в забое и приводным оборудованием на поверхности заполняет соединительный элемент – буровая колонна.

Ее функции:

• передача энергии вращения к долоту;
• подвод промывочного раствора к долоту, обратная транспортировка вместе со шламом;
• при работе электрическим буром – монтаж токопровода;
• верхняя нагрузка на долото;
• подъем и спуск долота;
• дополнительные контрольные работы.

Неразъемная в процессе работы часть колонны из свинченных друг с другом 2-4 бурильных труб называется бурильной свечой.

Способы извлечения керна

При небольшой глубине колонковой скважины выемка грунта не автоматизирована: при заполнении керноприемника мы поднимаем на поверхность всю колонну и выбиваем керн специальным инструментом.

На больших глубинах это способ непроизводителен. В таких случаях мы используем трубы со съемным керноприемником: последний расположен внутри трубы и по мере заполнения поднимается наверх по ее стволу.

Другой вариант для относительно неглубоких скважин – т.н. гидротранспорт. Суть в том, что бурение может быть сухим либо с промывкой. Во втором случае процесс идет так:

• посредством гибкого шланга от насоса, расположенного на поверхности, через сальник, которым оснащается верхняя часть колонны, жидкость закачивается в скважину;
• шлам поднимается наверх вместе с промывочной жидкостью по промежутку между внутренней и внешней стенками колонковой трубы.

Мы предпочитаем сухому бурению вариант с промывкой. Его преимущества:

• при сухом бурении коронки изнашиваются быстрее;
• технология с промывкой очевидно эффективнее, выше скорость.

В качестве жидкости могут быть использованы:

• вода;
• глинистый раствор – предпочтителен на мягких грунтах, т.к. связывает и укрепляет стенки скважины, предотвращая их осыпание. Вместо глины в состав раствора может входить жидкое стекло;
• для промывки скважин в твердых породах, при проходке алмазным буром, мы применяем специальную эмульсию. Она выполняет функцию промывочного раствора, а также смазки для инструмента. Снижает трение, уменьшает вибрации.

Иногда вместо промывки мы применяем продувку сжатым воздухом (например, при разбуривании вечномерзлых пород).

Важно: на рыхлом грунте глинистого раствора бывает недостаточно для укрепления стенок. В этом случае мы используем обсадные трубы.

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;

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

Преимущества и недостатки колонкового бурения

Технология обладает следующими достоинствами:

• возможность работать с очень твердыми породами;
• не разрушенный столб керна лучше всего отвечает целям геологоразведки;
• возможность вести разработку не только вертикально, но и под любым углом, включая горизонтальное расположение ствола (в этом случае проходка с самого начала ведется с обсадной трубой);
• достигается большая глубина при малом сечении скважины;

 

Минусы:

• этот метод немного дороже;
• при большой глубине бурения коронки быстро снашиваются, нужен запас;
• при использовании глинистого раствора есть риск заиливания водоносного горизонта.

Наши консультанты бесплатно помогут вам выбрать способ бурения наиболее экономичный, но при этом достаточно эффективный для решения ваших задач.

 

Наш колонковый бур и другое оборудование для устройства скважин

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

Бурильный инструмент:

• 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.

Виды переходников:

• 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.

Процесс устройства скважин на примере вращательного колонкового бурения

На первом этапе мы готовим яму под раствор для промывки. Глубина ямы – не менее двух метров. Далее мы разравниваем площадку и собираем бурильную установку. После сборки выполняем пробное забуривание, устанавливаем в устье направляющую трубу.

Последнее подготовительное действие – устройство системы очистки жидкости от шлама. Для глинистого раствора достаточно грубой очистки, для воды требуется более тонкая.

Далее  мы производим забуривание на проектную глубину с одновременным извлечением керна выбранным способом. Когда проектная отметка достигнута, тампонируем скважину. В дальнейшем ее при необходимости можно расширить с помощью другой технологии.

Услуги по колонковому бурению в ПСК «Основания и фундаменты»

Мы предоставляем клиентам любые услуги разведочного бурения, а также выполняем все работы предварительного цикла строительства в Москве и ряде других регионов:

• геологоразведочные исследования для научных, строительных, горнодобывающих учреждений полевыми и лабораторными методами;
• гидрогеологические, инженерно-геологические исследования;
• испытания грунтов;
• исследования возможных последствий строительства для окружающего ландшафта, существующей застройки и проложенных коммуникаций;
• проектирование фундаментов и подпорных стен;
• все виды бурения: колонковое, шнековое, роторное, алмазное, с промывкой, продувкой и др.;
• бурение любых пород – скальных, рыхлых, вечномерзлых, а также асфальта и железобетона;
• все виды буронабивных свай;
• погружение свай ударным и другими методами, разбивка и устройство свайных полей;
• монтаж любых фундаментов – свайных, плитных, столбчатых, ленточных, комбинированных;
• монтаж ограждений из шпунта и буросекущих свай;
• реставрация старых фундаментов;
• укрепление стен, перекрытий и других несущих конструкций;
• демонтаж.

У нас вы можете заказать работы по колонковому бурению с нуля и под ключ. Обращайтесь, звоните 8 (495) 133-87-71 или пишите онлайн.

www.inzhenery.ru

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.

promzn.ru

1 Область применения и особенности

Данный способ характеризуется тем, что грунт разрушается по кругу, очерчивая контуры диаметра будущей скважины. Когда осуществляется бурение колонками, внутренняя часть отверстия остаётся целой. Этот керн в последующем извлекается на поверхность.

Давление на грунт идет с помощью специальных коронок — пустотелых цилиндров со специальными резцами на одной из сторон. Эти резцы и выполняют основную работу по бурению. Они вгрызаются в породу, в то время как пустотелая часть попросту заполняется грунтом, что отсекается от общей матрицы.

Стоит заметить, что с помощью колонкового бурения можно разрабатывать не только горные породы, но и выполнять бурение на строительстве. Например, алмазные способы бурения коронками применяются для создания отверстий в монолитных железобетонных конструкциях. Более того, этот способ на стройке считается самым приоритетным.

Станок колонкового бурения устанавливается там, где необходимо проведение разведывательных работ. Он предназначен для получения цельных пород.

Такой способ идеален для проведения анализа структуры и свойства почвы, так как исследователям необходимо всего лишь извлечь грунтовый цилиндр из рабочей колонки.

Рассматриваемый способ обладает следующими особенностями:

• Колонки для скважины способны извлекать из отверстия керны – целую часть грунта.
• Буровые установки колонкового бурения рассчитаны на работу под различными углами к поверхности.
• Коронки колонкового бурения способны обрабатывать грунты различной степени твердости.
• Буровые станки колонкового бурения проделывают глубокие скважины, которые отличаются относительно небольшим диаметром.
• Станки колонкового бурения имеют относительно небольшой вес, что обусловливает их маневренность.

к меню ↑

1.1 Принцип и технология работы

Технология колонкового бурения применяется для исследовательских работ. Для этих целей подойдёт классические автомобильные шасси на которое устанавливают бурильную установку, но на сложных рельефах могут использоваться и специальные машины. Например, устройства на гусеничном приводе или даже специальные системы, которые используют исключительно для бурения.

Станок колонкового бурения работает на высоких оборотах с момента запуска и до завершения технологического процесса. Это обусловливает тот факт, что колонки для скважины быстро изнашиваются под воздействием высоких нагрузок. Впрочем, скорость вращения можно регулировать, например, если надо пройти участок с мягкими породами, что склонны к осыпанию.

Читайте также: про бурение скважин под сваи фундамента — описание технологии.

Для продления её жизнеспособности применяются специальные устройства, которые снижают вибрационные действия. Колонковый способ предполагает обязательную процедуру промывки. Буровой станок колонкового бурения использует для этих целей воду или специальные растворы, которые способствуют защите скважины от разрушений и обвалов.

Алмазное устройство осуществляет бурение только по краю. Внутренняя порода заполняет ствол шнека и поднимается на поверхность. Колонковый способ предполагает, что все используемые в работе инструменты соответствуют соосности формируемой скважины.

Буровой станок колонкового бурения способен работать с высокопрочными породами. Более того, в таких условиях он даже производительнее стандартных матричных или шарошечных долот, так как прилагает меньше усилий для разработки аккуратных отверстий в грунте.

Для этих целей необходим специальный твердосплавный инструмент. Алмазное породоразрушающее устройство подлежит замене или восстановлению в случае потери своих физических кондиций. Новую коронку перед использованием следует обработать бурильным долотом. В некоторых случаях достаточно просто заменить кольцо с резцами на коронке.

После того, как механизмы бурового станка колонкового бурения выполнили свою миссию, в работу включаются шнековые машины, которые завершают процесс бурения скважины.
к меню ↑

1.2 Оборудование для колонкового бурения

Как вы сами понимаете, в работе придется применять различного рода оборудование. Для данного вида работ применяют следующий инструмент:

• Колонковые снаряды, которые бывают стандартными и тонкостенными. Первые рассчитаны на вертикальные работы вниз и вверх по горизонту, а также для горизонтального бурения до 45 градусов. Вторые используются исключительно для горизонтального бурения.
• Алмазные коронки представляют собой породоразрушающий инструмент, которым оборудуется буровая установка для колонкового бурения. Эти устройства с одинаковым успехом справляются и с твердыми, и с рыхлыми породами.
• Штанги и стальные обсадные трубы, которые необходимы для формирования прочной внутренней поверхности скважины.
• Переходники применяются для стыкования резьбовых соединений, в том числе на буровых штангах, комплектующих, промывочных сальниках, вращателях.
• Промывочные сальники пробки, которые обеспечивают подъём керна из скважины.
• Колонковые долота служат для углубления скважинного отверстия.

к меню ↑

2 Этапы и нюансы колонкового бурения

Теперь рассмотрим непосредственно технологию бурения, так как в ней тоже есть свои нюансы. На них стоит обратить внимание в обязательном порядке.

Буровая установка для колонкового бурения в ходе работы выполняет следующие этапы:

• Подготовка поверхности, где будет производиться монтаж установки.
• Формирование ям в грунте в непосредственной близости от площадки для закачки промывочного раствора. После этих работ начинается процесс бурения скважин.
• Бурение, когда буровой снаряд вращается и проникает в почву. Параллельно с этим процессом в отверстие подаётся промывочная жидкость: вода или специальный раствор.
• Наполнение трубы керном. Периодически шнек необходимо извлекать на поверхность, по керну можно без труда определить глубину сформированного отверстия.

Первые два этапа выполняются скорее рабочим персоналом. Последние же два — это уже использование непосредственно бурильной системы колонковой разработки.

При работе необходимо обращать внимание на следующие нюансы:

• Бурение скважин для воды следует производить с промывкой. Воду применяют там, где присутствует устойчивый грунт. Когда обрабатывается песчаная порода, то для промывки применяется специальный раствор, который укрепляет скважину. Для этих целей подходит жидкое стекло или глинистая масса.
• Вместо промывочного раствора может применяться воздух, который поступает в скважину по колонковой трубе.
• Когда работа ведётся на неустойчивом грунте, то применение промывочных жидкостей неэффективно. Укрепление скважин производят обсадными трубами.
• Частота вращения бурового снаряда регулируется в зависимости от прочности грунта.
• Если работы ведутся в слоях твердых пород, то установка обсадных труб производится на заключительном этапе бурения.

к меню ↑

byreniepro.ru

Колонковое бурение как безошибочный метод определения месторасположения скважины на воду

Выбор месторасположения скважины на воду должен быть основан на результатах исследований, в том числе гидрогеологических. Один из самых точных методов исследования недр — бурение разведывательной скважины. Один из самых востребованных видов бурения разведывательной скважины — колонковое.

Содержание

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

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.

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.

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:

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.

Впервые метод был предложен еще в 1862 году господином Лешо. Минуло полтораста лет с хвостиком, а колонковое бурение до сих пор востребовано, да еще считается перспективным. Причина длительности нахождения метода на пьедестале в его преимуществах:

• столбике керна, извлекаемом на поверхность в целости, что открывает возможность тщательного исследования недр: керн показывает пласты в разрезе, ни один другой способ не дает таких точных данных;
• использовании сравнительно легкого оборудования;
• возможности бурения с отклонением вплоть до горизонтального: с применением этого метода проходят вертикальные, восстающие, многозабойные, наклонные скважины;
• проходке любых пластов, включая базальтовые и гранитные;
• малом диаметре пробуренной скважины (при разведке месторождений нефти — до 305 мм; воды — до 151 мм) при откровенно большой ее глубине.

Кольская сверхглубокая скважина была пробурена этим способом. На 7000 м произошел обрыв колонны в нестандартных грунтах; дальше бурили с отклонением и достигли отметки в 12 262 м — беспрецедентный результат в разведывательном бурении.

В обустройстве скважин на воду колонковое бурение — один из самых точных методов разведки. Он обеспечивает качественное вскрытие водоносного пласта, не оставляя места для предположений — поднятый на поверхность керн наглядно демонстрирует структуру пройденных грунтов и пород.

Не забываем: от качества вскрытия пласта напрямую зависят срок службы скважины и ее дебит. Они-то и составят экономию, хотя изначально кажется, что с разведывательным бурением выйдет дороже. Кроме того, пробуренную скважину можно использовать, продолжив ее обустройство после поднятия керна на поверхность (если его не подавали гидротранспортом).

Колонковое бурение проводят приблизительно как показано в ролике. То есть достоверны техника и сам процесс, а вот детали требуют пристального внимания.

По всей видимости, дыру сделали исключительно для съемок. Вокруг предполагаемой скважины нет приямков. Промывочная жидкость ведет себя как ей хочется. Выбросы бесконтрольны. На деле жидкость должна поступать в специально обустроенное заглубление, где выносимая порода будет оседать. Насос перекачает оттуда раствор и заново направит его на промывку забоя. В углубление раствор поступает по специальным желобам. Эти земляные работы проводят на предварительном этапе.

Мы не зря приводим в пример именно этот ролик: знание, как не надо делать — половина успеха. Самостоятельное колонковое бурение абсолютно бессмысленно: грамотно проанализировать керн могут только специалисты, и обращение к ним — необходимость. Однако контролировать этих специалистов вполне возможно и даже нужно. Показанное в видео неприемлемо. Даже если промывочную жидкость не используют вторично, то отвести ее должны туда, куда вам надо, а не уделывать весь участок выбросами породы.

Рекомендуем похожие статьи

• Обустройство кессона для скважины своими руками из бетона и кирпича или установка готового модуля
• Недорогой домик для скважины: строим своими руками за один день
• Автономное водоснабжение: как сделать кессон для скважины своими руками

Особенности технологии колонкового бурения скважин

Колонковое бурение считается одним из наиболее популярных способов инженерно-разведывательных изысканий, который зачастую применяется для изучения месторождений полезных ископаемых.Вместе с тем, технология колонкового бурения скважин может использоваться не только в горнодобывающей промышленности. Данный метод нередко применяется на территориях частного землевладения – с его помощью осуществляется доступ кподземным водам для организации автономного водоснабжения.

Содержание

Быстровращательное сверление грунта, в процессе которого порода разрушается по кольцу, а не по всей площади, называется колонковым бурением скважин. Основным инструментом в этом случае выступает коронка – пустотелый цилиндр с заостренными резцами, твердость которых зависит от разрабатываемой породы.

К сведению. Для крепких пород применяется алмазный резец, для средних – победитовый или вольфрамовый, а для пород небольшой крепости используется стальной режущий инструмент.

Как уже отмечалось, колонковая технология бурения скважин наиболее часто применяется для разработки различных горных месторождений.В отличие от типичного роторного долота, полностью разрушающего грунт во время прохода, коронка действует более точечно, вырезая породу по своему радиусу. Таким образом, после прохода образуется своеобразный столбик с цельной структурой – керн, по которому проводится анализ породы в данной местности.

Интересно знать. Помимо разведывательных изысканий данный способ используется в строительной сфере.Для сверления отверстий большого диаметра в железобетонных конструкциях подобная технология считается наиболее удачной.

При разработкескважинна воду бур с коронкой очень удобно применять для твердого грунта. В случае небольшого диаметра отверстия (до 150 мм) работы осуществляются достаточно быстро – от нескольких десятков до нескольких сотен метров за смену. Иногда проход коронкой используется, чтобысоздать направляющий ход для шнекового бурения. Такой метод существенно упрощает и ускоряет рабочий процесс.

Проход колонковым буром часто применяется для лучшей реализации шнековойтехнологии

К специфическим особенностям колонкового бурения скважин можно отнести следующие моменты:

• порода извлекается цельными кусками, что дает возможность точно изучить разрез грунта;
• буровые работы производятся под разными углами;
• технология позволяет обрабатывать грунты с различным уровнем твердости;
• скважины можно существенно углублять при незначительном диаметре отверстия;
• буровое оборудование является достаточно маневренным, поэтому нередко используется в условиях сложного ландшафта.

Большой выбор коронок позволяет разрушать породы любой твердости

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

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.

К сведению. Для крепких пород колонковые буры считаются более производительными, чем шарошечные и матричные долота, так какпри разработке скважины прикладывается меньше усилий.

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

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

Состав промывочной жидкости подбирается в соответствии со спецификой работ.Например, если для колонкового бурения скважины применяется алмазный инструмент, промывка осуществляется специальной эмульсией. Для песчаных грунтов в раствор добавляется состав (жидкое стекло, глинистая масса и т.п.), который укрепляет стенки скважинного отверстия.

Важно. Если работы производятся в грунте с неустойчивой структурой, использование промывочной жидкости для укрепления стен является неэффективным. В этом случае скважину необходимо укреплять обсадными трубами в процессе углубления.

Для работы в твердых породах следует изначально подготовить запасные коронки. Чем прочнее грунт, тем стремительнее изнашивается инструмент. Поэтому чтобы не останавливать процесс, лучше в запасе иметь несколько аналогичных экземпляров.

Различные бурильные технологии могут существенно отличаться друг от друга, при этом каждая будет максимально полезна в определенных условиях.Эксплуатация колонкового бура позволяет за максимально короткие сроки создать в грунте отверстие требуемой глубины. Однако для реализации данного метода необходимо применение спецтехники. Поэтому чтобы его воплотить в жизнь, следует воспользоваться услугами профессиональных бурильщиков.

Рекомендуем похожие статьи

Насосная станция для дома и дачи своими руками: монтируем и подключаем самостоятельно

Что такое колонковое бурение скважин: технология работ

Существует множество типов бурения, причем каждый из них используется для своих целей и обладает целым рядом особенностей.

На сегодняшний день существует множество видов бурения. Они различаются в зависимости от целей использования скважины.

Колонковое бурение скважин осуществляется для геологоразведки, т.к. позволяет в предельно короткие сроки добраться до самых недр породы.

Основные понятия и особенности

Для разведки самым эффективным способом в 21 веке остается именно такое бурение скважин, технология которого предусматривает не дробление и извлечение породы, а сохранение ее в первозданном виде. Достигается это при помощи специальных насадок, которые производят резку лишь по периметру, тогда как в центре все остается нетронутым.

Максимальный диаметр – 160 мм, но чаще всего используются меньшие варианты, т.к. это позволяет проходить сквозь породу гораздо быстрее. Массивные более удобны в случаях, когда предстоит работать с пластами твердых пород, которые могут изогнуть или вовсе сломать небольшие коронки. При работе используются алмазные или твердосплавные коронки, т.к. все остальные варианты неспособны выдержать подобной нагрузки.

Традиционно используются различные методы буровых работ.

Технология колонкового бурения с промывкой: 1- насос для бурения; 2- шланг для нагнетания воды; 3- сальник; 4- колонна бурового инструмента; 5- переходник; 6- колонковая труба; 7- коронка; 8- желоба; 9- отстойник; 10- бак для промывочной жидкости

На сухую бурится достаточно часто, т.к. далеко не всегда есть возможность запасти необходимый объем воды и поддерживать его в надлежащем состоянии. Данный вариант медленный, причем достаточно дорогой, т.к. шанс на слом у коронки значительно повышается.

Бурение скважин с промывкой более надежно и позволяет продвигаться гораздо быстрее. Такой вариант весьма удобен в тех случаях, когда нужно сделать очень глубокие колодцы, причем начальный этап деятельности не интересует.

Извлеченный керн находится ровно в таком состоянии, как до этого находился под землей, благодаря чему можно осуществлять изучение материала на любой глубине. Поднимается вверх он 2-мя способами:

1. Труба извлекается наружу, и из нее выбивается порода. Удобно на небольшой глубине, т.к. не потребуется присутствия дополнительной сложной техники.
2. По специальной трубе-подъемнику керн выходит на поверхность. Другого варианта быстро извлечь породу с глубины в 1000 м не существует.

Рабочая деятельность

Машина для колонкового бурения скважин отличается высокой скоростью вращения бура.

Внешне машина для бурения скважин таким способом ничем не отличается от привычного шнекового, но на практике скорость вращения бура гораздо выше.

Перед началом работ нужно выкопать яму под промывочную жидкость. Глубина ямы делается обычно 1,5-2 м минимум, т.к. работа предстоит долгая. После этого вся остальная рабочая площадка очищается и разравнивается. Лишь на данном этапе можно начинать сборку машины для бурения скважин.

После того как все собрано, нужно смонтировать систему очистки промывочной жидкости от шлама (лишней извлеченной породы). Для воды используются более тонкая очистка, тогда как глиняный раствор очищается путем грубой очистки.

Схема бурения скважин организуется следующим образом:

1. Пробивается ход в земле на нужную глубину.
2. Во время буровой деятельности попутно идет ведро желонка. Именно в данной желонке скапливается порода, а при достижении максимального уровня ее извлекают.
3. После того как желонка извлечена, на ее место фиксируется сменная.
4. При помощи молотка ведро опорожняется. Удары наносятся по нижней части методично, но не очень сильно, дабы не повредить металл. При этом из трубы извлекаются продолговатые элементы породы, которые нужно осторожно руками собирать и откладывать для дальнейшего изучения.
5. За время опорожнения желонки ей на смену приходит новая, после чего рабочая деятельность начинается с самого начала.

Дополнительные аспекты и итоги

Типы алмазных коронок: a – однослойная; б – многослойная; в – импрегнированная; 1 – объёмные алмазы; 2 – подрезные алмазы; 3 – матрица; 4 – корпус коронки; 5 – матрица, насыщенная мелкими алмазами.

Если есть необходимость осуществлять колонковое бурение на высоких оборотах алмазной коронкой, то придется использовать для промывки специальные эмульсии.

При работе в особо сложных условиях (твердые породы или абразив) нередко приходится приостанавливать деятельность, дабы заменить коронки. Чем прочнее порода, тем быстрее происходит затупление, поэтому всегда приходится иметь в запасе несколько экземпляров.

Самую большую сложность представляют скважины, которые обваливаются при работе, несмотря на глиняный раствор. Они требуют немало дополнительных вложений, т.к. приходится монтировать обсадные трубы.

После того как удалось обнаружить искомый пласт, нужно довести работы до самого его основания. После этого производят все необходимые вычисления, дабы добиться предельно точных данных об обнаруженном месторождении.

В самом конце инструмент извлекается, а скважина тампонируется. Вся дальнейшая деятельность осуществляется другой спецтехникой, которая при необходимости расширит уже готовую скважину до нужных размеров, после чего будут идти дальнейшие разработки.

Технологии бурения скважин существенно отличаются друг от друга, причем полезность каждой доказывается регулярно. Колонковое бурение позволяет за предельно короткие сроки достичь требуемой глубины, вне зависимости от дистанции.

Именно этот вариант считается лучшим среди всех аналогов в геологоразведке, т.к. позволяет добиться идеального результата в предельно короткие сроки.

Источники: http://aqua-guru.ru/skvazhina/kolonkovoe-burenie.html, http://strmnt.com/dom/comm/d-water/kolonkovoe-burenie.html, http://moyaskvazhina.ru/burenie/kolonkovoe-texnologiya.html

rusbyr.ru