Все о колонковом бурении

На сегодняшний день бурение скважин для обеспечения объектов различного типа водой является все более популярным. Такой способ сравнительно доступен и прост. Одним из самых продуктивных и выгодных с финансовой точки зрения можно назвать колонковое бурение. Оно активно применяется в геологии инженерной направленности и разведке месторождений. Попытаемся разобраться, какие особенности имеет такой метод бурения скважин, какое оборудование для него потребуется, где он используется, а также какие этапы имеет.

Характерной особенностью данного способа является извлекаемый на поверхность керн. Он представляет собой столб материала цилиндрической формы, который отбирается на пробу и транспортируется на поверхность при помощи подъемника шнекового типа. Пласты видны в разрезе, чего не может дать ни один известный способ бурения на сегодняшний день. Например, именно таким методом была пробурена Кольская сверхглубокая скважина. Кроме того, в процессе применения при пробуривании скважин на воду его надежность составляет 100%.

Если говорить о технологических особенностях колонкового бурения, то к ним относят несколько факторов.

• Для такого типа бурения подходят практически все грунты. То есть не только на плотном, но и на сыпучем грунте можно использовать данный метод. А наличие довольно большого количества буровых коронок дает возможность использовать его как в трудноотбираемых породах, так и применять для неосложненных условий.
• Скважинный ствол в результате получается максимально ровным из-за особенностей механизма бурения. А современное оборудование позволяет осуществлять работы даже на местности, где присутствует неровный ландшафт.
• Трубы, которые формируют колонну, можно применять повторно, ведь их срок службы является неограниченным.
• Оборудование для бурения такого типа предполагает замену коронки время от времени, ведь по мере применения она приходит в негодность и становится тупой. Чтобы увеличить срок ее использования, перед применением новой насадки потребуется немного продолбить грунт, что позволит использовать буровые коронки дольше обычного.
• Чтобы такой тип бурения был идеальным, площадка, на которой располагается бур, должна быть в ровной плоскости горизонтального типа.

К недостаткам данного способа относятся:

• малое сечение бурения, из-за чего нельзя применять мощные погружные насосы;
• может возникать заклинивание керна, что увеличивает временные затраты на реализацию такой технологии.

А также существенным недостатком является быстрое затупление коронки из-за перегрева в работе с породами высокой твердости.

Чаще всего данная технология используется для операций исследовательской направленности. Обычно для подобных целей применяется бурильная установка на обычном автошасси. Хотя при работах на непростых рельефах может применяться и спецтехника. Речь идет об устройствах гусеничного типа, а также специальных системах, предназначенных только для бурения. Станок колонкового бурения используется на высоких оборотах со старта и до окончания техпроцесса. Это обуславливает факт быстрого изнашивания буровых колонок. Правда, вращательную скорость можно настраивать в зависимости от степени твердости пород.

Такое бурение предполагает обязательное промывание. Для этого буровой станок применяет обычную воду либо спецрастворы, что защищают скважину от разрушения и обвалов породы. Алмазное устройство производит сплошное бурение исключительно по краю, по причине чего внутренняя порода уходит в ствол шнека и выходит наверх. Такая методика предполагает, что весь применяющийся инструмент соответствует соосности скважины, что формируется.

Буровой станок для рассматриваемого типа бурения может производить работу с породами высокой прочности. В подобных условиях он будет даже более производительным, чем обычные долота матричного либо шарошечного типа, ведь прилагается меньшее количество усилий для создания аккуратных отверстий в земле. Для таких целей применяют специально созданные твердосплавные инструменты. Алмазные породоразрущающие приспособления должны меняться либо восстанавливаться, если они теряют свои свойства и не могут эффективно выполнять поставленную задачу.

Новую коронку перед применением обрабатывают при помощи бурильного долота. А иногда для восстановления работоспособности коронки необходимо просто произвести замену кольца, оснащенного резцами. Когда механизмы станка бура для колонкового бурения свою функцию осуществили, начинается применение машин шнекового типа, что завершают процесс пробуривания скважины.

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.

Проходка скважин колонковым методом производится с промыванием, чтобы удалить буровой шлам, либо без него. При первом типе к применяемому оборудованию добавляется еще и насос высокого давления, что делает техпроцесс несколько более сложным, но существенно повышает его эффективность.

Рассмотрим общую схему бурения.

• Подготовительные работы на месте, где будет размещаться станок. Выбранную территорию следует очистить от всего лишнего, что может мешать проведению работ – мусора и посторонних предметов. А также участок следует максимально разровнять.
• Прохождение шурфа для раствора и отведения жидкостного потока. Яму следует расположить рядом с будущей скважиной. Ее глубина должна быть более 2-х метров. Для этих целей можно использовать сварные баки, а также иные емкости.
• Монтаж буровой установки, ее оснастка и сборка. На этом этапе верхнюю трубу закрепляют в станочном вращателе.
• Бурение. Снаряд проходит в землю, совершая вращательное движение, а также благодаря осевому давлению, которое переходит на торец коронки армированного типа. В то же время в забой скважины попадает вода или раствор для промывки.
• Разгрузка приемника для керна. В зависимости от того, какая технология используется, производятся действия либо с вытаскиванием буровой колонны, либо без него. Во втором случае это будет возможно, если оснастка всей установки предполагает применение керноприемника, который можно демонтировать. Извлечение материала из трубы для получения образца производится при помощи легкого постукивания молотком по корпусу цилиндра.
• Возвращение колонны или керноносителя в скважину и возобновление бурения с чередованием действий до достижения глубины выработки, указанной в плане.

Следует добавить, что состав жидкости для промывки может варьироваться. Он будет зависеть от состояния слоев породы, а также категории коронки, что используется. Если осуществляется алмазное бурение, то применяют специальную эмульсию, а в остальных случаях – раствор на основе глины.

Рассматриваемый тип бурения представляет собой методику, что позволяет максимально точно определить глубину залегания кровли и подошвы слоев земли, а также глубинный уровень зеркала вод грунтового характера. Рассматриваемая технология бурения очень активно применяется в различных отраслях.

• Возведение зданий. Осуществление инженерно-геологических изысканий необходимо, чтобы изучить физико-механические характеристики земли, а также состояние грунтовых пород. Именно колонковая методика позволяет с высокой точностью обнаружить УГВ, а также произвести отбор водных проб для анализа их агрессивного воздействия на бетон.
• Разведка геологического характера в горнодобывающей отрасли. При прохождении горной породы осуществляется точечное механическое воздействие на землю по вращательному радиусу. Иначе говоря, снаряд, который похож по своей конструкции на трубу, пробивает большое количество горных пород таким образом, что их структура и состояние остаются стабильными и не подвергаются деформации.
• Водоснабжение в частном и промышленном секторах. Пробуривание скважин для водоснабжения частных построек, а также создание водозабора для населённых пунктов или их частей лучше всего осуществлять именно колонковым способом. Причина состоит в том, что бур очень просто проникает на большую глубину. Кроме того, снаряд колонкового типа может произвести подъем практически любой разрушенной породы. Исключением тут будут лишь рыхлые и водонасыщенные типы грунта, среди которых можно назвать гравий, песок и гальку.

В целом можно сказать, что колонковое бурение является одним из наиболее эффективных методов для поиска воды. Кроме того, данный метод имеет еще и двойное назначение, ведь применяется в строительстве и геологоразведке.

В следующем видео вы сможете взглянуть на колонковое бурение на УРБ-2А2 от БурСпецТехники.