Поэтапный процесс колонкового бурения выглядит следующим образом
Как пробурить скважину: технологические принципы и характеристики основных методов
Обустройство скважины на воду требует использования различных методов бурения. Рыхлые и насыщенные водой грунты извлекаются с помощью шпонки. Для глины и скальных пород используются методы вращательного и вибрационного бурения.
При этом используются машины, которые могут бурить в разных типах и на разную глубину. Мы подскажем вам, как выбрать оптимальную технологию бурения, которая позволит вам быстро и качественно произвести выемку грунта для водозабора.
Для облегчения визуального восприятия представленной нами информации текст дополнен полезными схемами, фотогалереей и обучающими видеороликами.
Виды методов бурения
В прошлом бурение скважины для собственных нужд осуществлялось в основном вручную. Это был трудоемкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец земли или дачи мог похвастаться наличием собственного источника воды.
Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы, поскольку процесс стал намного проще и быстрее.
Сегодня почти все водяные скважины бурятся механизированным способом, который предполагает разрушение почвы и подъем ее на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанная почва удаляется из скважины с помощью машин, и гидравлическим, когда она вымывается водой под давлением или под действием силы тяжести.
Существует три основных метода механического бурения:
- Вращательное (грунт извлекается путем вращения).
- Ударный (буровой инструмент разбивает землю ударом).
- Вибрационный (грунт извлекается с помощью высокочастотной вибрации).
Роторное бурение считается самым эффективным методом, в 3-5 раз эффективнее ударного бурения и в 5-10 раз эффективнее вибрационного бурения. Роторное бурение также является самым дешевым и доступным методом и часто используется как основной метод ручного бурения.
Механические роторные методы бурения водяных скважин заменили неэффективные ручные методы
Роторное бурение, которое широко используется при строительстве водяных скважин, можно разделить на четыре основных вида бурения
- колонковое бурение;
- шнековое бурение;
- ударный;
- вращательное.
Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и осуществляется с помощью специального оборудования, предназначенного для этих целей. Давайте рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, чем они отличаются друг от друга и какой метод следует использовать в каждом конкретном случае.
Корончатое бурение: что это такое
Это процедура, при которой бур вращает породу, чтобы раздробить ее. Бур разрушает не всю площадь, а по кругу, оставляя в центре нетронутый участок цилиндрической формы. Буровой насос нагнетает мощную струю воды, которая используется для вымывания измельченной породы. Буровые установки содержат различные механизмы, в том числе для опускания и подъема инструмента и его вращения. В зависимости от типа породы (прочности и других механических свойств) подбирается оборудование. Коронки (буры) выполняют функцию режущих кромок. Они могут быть различной формы.
Эта технология настолько эффективна, что нашла множество применений. От выемки воды до разведки полезных ископаемых.
Характеристики и краткое описание колонкового бурения
Корончатый бур представляет собой цилиндрический столбик выбуренного материала (например, породы). Его поднимают с глубины на поверхность с помощью шнекового домкрата, когда целью всего процесса является изучение подпочвенных слоев. Эта процедура позволяет провести детальный геологический разрез.
Используемое оборудование позволяет достичь глубины до 1 000 метров. Оно оснащено инструментами, способными проникать в любой тип горной породы. Вторая задача оборудования – регулярная доставка образцов керна наверх.
Этот метод настолько эффективен, что был использован в полярном регионе при разработке сверхглубокой Кольской скважины (глубина 12 262 метра) в научных целях. Она была занесена в Книгу рекордов Гиннесса как самая глубокая.
Не менее распространенной является технология, используемая для добычи воды на большой глубине. Добыча воды с кристальной чистотой является одним из главных приоритетов.
2 Каковы этапы и нюансы колонкового бурения?
Давайте теперь рассмотрим саму технологию бурения, так как она также имеет свои нюансы. Стоит обратить на них внимание.
Применение технологии колонкового бурения
Установка колонкового бурения выполняет следующие этапы работы:
- Подготовка поверхности, на которой будет установлена буровая установка.
- Бурение отверстий в грунте в непосредственной близости от места, куда будет закачиваться буровой раствор. После этих работ начинается процесс бурения.
- Бурение, во время которого бур вращается и проникает в почву. Параллельно с этим процессом в скважину закачивается промывочная жидкость: вода или специальный раствор.
- Заполнение трубы керном. Периодически шнек следует поднимать на поверхность; с помощью керна можно легко определить глубину образовавшегося отверстия.
Первые два этапа чаще всего выполняются обслуживающим персоналом. Последние два – это использование самой системы колонкового бурения.
При проведении работ необходимо учитывать следующие моменты:
- Скважины на воду следует бурить с промывкой. Вода используется там, где есть устойчивая почва. В случае песчаных пород для промывки скважины используется специальный раствор для укрепления скважины. Для этой цели подходит жидкое стекло или глиняная пульпа.
- Вместо промывочного раствора в скважину можно ввести воздух с помощью керноприемной трубы.
- Если работы ведутся на неустойчивом грунте, использование промывочных жидкостей неэффективно. Скважины укрепляются обсадными трубами.
- Скорость бурения регулируется в зависимости от прочности грунта.
- Если работы ведутся в толще твердых пород, обсадные трубы устанавливаются на заключительном этапе бурения.
Преимущества и недостатки колонкового бурения
Точечное действие колонкового бура в пределах его радиуса обеспечивает точное вырезание и подъем на поверхность прочного керна. Эта технология подходит для бурения пластов до категории XII и может использоваться как перпендикулярно, так и под углом.
Одной из важнейших особенностей метода колонкового бурения является его высокая производительность и скорость бурения.
Помимо этого, можно выделить следующие преимущества:
- Объем бурения при использовании бурового раствора или технической воды составляет 85%;
- Введение в рабочую среду активных эмульсий дает возможность сохранить стенки скважины в исходном состоянии;
- За счет снижения осевого давления, так как порода не разбивается на сплошную, снижаются энергозатраты.
- Этот метод способен работать со всеми типами пород, включая базальт и гранит.
- При использовании мобильной, сборной машины можно работать в труднодоступных местах.
Помимо преимуществ, колонковое бурение имеет и свои недостатки:
- При работе в трещиноватых породах керн часто заклинивает, что требует извлечения трубы для удаления.
- При проникновении в твердые породы долото быстро затупляется из-за перегрева и заклинивания. Чтобы избежать этого, необходимо использовать охлаждающую жидкость и снизить скорость подачи. Затем следует уменьшить скорость бурения.
- Малое сечение (до 200 мм) не позволяет использовать мощные погружные насосы.
При разработке водяных скважин с глинистым раствором существует высокий риск заиливания водоносного слоя при бурении на пласт.
Выводы и полезное видео по теме
Видео 1. Начальный этап колонкового бурения:
Видео 2. Бурение керна в гранитных породах:
Началу работ по колонковому бурению должен предшествовать экономический расчет. Принципы безопасности и эксплуатации сводят к минимуму риск отказа оборудования, обеспечивая тем самым высокую производительность, быстрое бурение и снижение экономических затрат.
Хотели бы вы поделиться секретами технологии колонкового бурения, о которых знаете только вы? Есть ли у вас полезная информация на эту тему? Пишите комментарии в форме ниже, задавайте вопросы и публикуйте фотографии, относящиеся к теме статьи.