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

Главные аспекты колонкового бурения ↑

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.

бур
Колонковый бур

Область применения ↑

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.

бур
Проход колонковым буром часто применяется для лучшей реализации шнековойтехнологии

Основные особенности ↑

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.
наконечники бура
Большой выбор коронок позволяет разрушать породы любой твердости

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.

колонковое бурение
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.

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

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

Дополнительные нюансы ↑

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.

Видео: колонковое бурение скважины ↑

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.






добавление комментария