Колонковое бурение

Колонковое бурение

Один из важных факторов при выборе определенной технологии проведения буровых работ зачастую — их производительность (при условии соответствия поставленному кругу задач). Колонковый метод бурения, известный еще с 1862 г., относится к числу наиболее эффективных и универсальных, применимых к подавляющему большинству грунтов и горных пород, независимо от их твердости. Кроме того, с его помощью бурение можно выполнять не только по вертикали, но и под необходимым углом к линии горизонта.

В числе важнейших достоинств, которыми обладает колонковое бурение — возможность извлечения на поверхность пройденных пород в виде сохранившего свое природное сложение цельного керна. Благодаря этому удается составить весьма точную характеристику состояния и структуры геологического разреза. Эта особенность обуславливает широкое распространение колонкового метода при необходимости проведения разведочных операций по поиску залежей твердых полезных ископаемых, гидрогеологических и инженерно-геологических исследовательских работ.

Колонковое бурение скважин

Важнейшие особенности

Специфика метода заключается в использовании оригинальной разновидности режущего инструмента, представляющего собой кольцевую буровую коронку. Диаметр коронок варьируется в пределах 36-151 мм (в геологоразведочном бурении) и 50-1500 мм в строительстве, а материалом для их изготовления служат сталь, вольфрамит и победит, а для особо твердых пород используют дробовые и алмазные коронки.

Главные достоинства колонкового метода бурения:

• Извлечение из скважин кернов;
• Универсальность метода применительно к характеристикам и свойствам грунта;
• Достижение больших глубин при небольшом диаметре скважин;
• Достаточно небольшой вес используемого оборудования.

Колонковое бурение скважин

Колонковое бурение — один из самых старых методов. По технологии в процессе используется забойный инструмент малого диаметра, не более 150 мм. Поэтому такой метод актуален при проведении геологических, экологических, геофизических изысканий или бурении артезианских скважин на воду.

Для бурения колонковым методом применяются специальные установки типа УРБ 2а2. Компания «Вода-СТ» осуществляет колонковое бурение разведочных и артезианских скважин в Москве и области. На все виды работ предоставляется гарантия.

Сфера применения колонкового бурения

Колонковый метод чаще всего используется в трех видах работ:

• водоснабжение частных домов. Способ активно используется для водоснабжения как отдельных зданий, так и целых поселков, жилых кварталов, промышленных предприятий;
• геологические изыскания. Колонковый снаряд помогает добыть цельный столб грунта — керн. Поэтому такой метод позволяет провести всестороннюю экспертизу почвы, изучить структуру и точно определить глубину залегания интересующих пород;
• строительство. Колонковую технологию используют для бурения отверстий в бетонном покрытии, фундаменте, стенах. В подготовленное отверстие легко устанавливаются сваи или железобетонные конструкции.

Преимущества колонкового метода

Колонковое бурение особенно популярно при проведении геологических изысканий. Это обусловлено богатым списком достоинств данного способа, среди которых:

• возможность извлечения цельного керна для точных лабораторных исследований;
• низкие технологические затраты;
• высокая скорость проведения работ;
• возможность бурения даже очень твердых горных пород;
• вариативность — бур можно направить вертикально, под углом или горизонтально;
• получившаяся скважина хорошо держит форму и не засыпается, поэтому можно дополнительно проводить исследования по сейсморазведке и геофизической экспертизе.

Особенности технологии

Выделяют два типа колонкового бурения: с подачей бурового раствора и без. Бурение на сухую применяется при работах с влажными грунтами, глиной, пластичной почвой. Для бурения скальных и горных пород подача воды обязательна. Без жидкости проходка осуществляется гораздо медленнее, плюс значительно возрастает риск преждевременного истирания коронки.

Подача воды осуществляется и в том случае, если нет необходимости в изучении керна. Струей воды под напором вымывают остатки разрушенного грунта, прочищают забой для дальнейшей работы.

Сам процесс проведения буровых работ прост. Колонковый бур врезается в почву за счет специальной коронки. Она вырезает грунт по контуру в форме цилиндра. Вырезанный фрагмент проталкивается в колонковую трубу. Заполненный буровой снаряд поднимают на поверхность. Керн выдувают целиком, подавая напор воздуха в верхнюю часть трубы.

Скорость и эффективность бурения зависят от правильности подбора коронки и бурового оборудования. Для этого специалисты изучают геологические карты, собирают доступную информацию о грунте на интересующем земельном участке и рассчитывают необходимую глубину скважины.

Стоимость колонкового бурения

Цена рассчитывается исходя из нескольких параметров:

• глубины скважины;
• сложности геологии земельного участка;
• назначения скважины;
• вида используемых коронок.

Стоимость определяется индивидуально для каждого заказа. Перед началом работ обязательно составляется официальный договор с указанием рассчитанной суммы. Так как колонковый метод быстрее и проще с технической точки зрения, для заказчика такие работы тоже обойдутся дешевле.

Оформить заявку на бурение скважины и уточнить стоимость вы можете, заполнив форму на сайте или позвонив по контактному номеру телефону.

Колонковое бурение скважин

Важным направлением деятельности ООО «ГеоГИС», занимающегося изысканиями в Московской области, являются геологические исследования. Обеспечение качественных результатов геологических изысканий было бы невозможным без соответствующего бурового сопровождения. Наиболее информативным видом бурения при геологических работах является колонковое бурение.

Какие задачи решает колонковое бурение?

Современные буровые технологии позволяют вести проходку различными способами. Но не все из них соответствуют задачам, решаемым нашими геологами в ходе изыскательских исследований.

• мы устанавливаем порядок чередования литологических горизонтов;
• определяем структуру грунта;
• отбираем представительные пробы для изучения состава и свойств пород, проведения минералогического анализа в нашем лабораторном центре.

Важно! Хорошая инженерно-геологическая скважина должна обеспечивать все указанные потребности изыскателей, и этим требованиям как нельзя лучше соответствует колонковое бурение скважин.

Чем отличается колонковое бурение скважин от других видов бурения?

Нашими специалистами, отвечающими за буровые работы, колонковое бурение скважин в Москве и Московской области проводится, когда требуется отобрать и изучить керн – не раздробленный в ходе бурения геологический материал. С учетом такой цели, применяемая нами технология колонкового бурения обладает отличительными особенностями.

1. Бурение ведется кольцевым забоем. Это значит, что наше оборудование обеспечивает не сплошное разрушение породы на забое, а лишь по его периметру. «Сердцевина» скважины (керн) остается целой.
2. Необходимый нам керн может пострадать не только от воздействия бура. Циркуляционная промывка ствола скважины, проводящаяся для охлаждения бурового наконечника в процессе работы и выноса на поверхность земли шлама (разрушенных частиц грунта), также может ему повредить. Поэтому колонковый буровой снаряд сконструирован так, что промывочная жидкость поступает в призабойную зону по специальным каналам, не размывая керн.

Опробование глубоко залегающих пластов или колонковое глубокое бурение

Получение геологической информации с больших глубин требует от нас значительно больших усилий и затрат, чем при изучении верхних слоев земной коры. Так, например, если мы бурим инженерно-геологические выработки и ведем колонковое бурение на глубине около десяти метров, то сравнительно невысокая прочность грунтов, залегающих в этом интервале, не вызывает осложнений при их разбуривании. К разведке же глубинных горизонтов наша компания подходит с особой тщательностью:

Колонковое глубокое бурение мы осуществляем только по утвержденным геолого-техническим нарядам (ГТН). В ГТН указывается:

• прогнозный литолого-стратиграфический разрез;
• технологические параметры, которые должна соблюдать наша буровая бригада;
• глубинные интервалы возможных осложнений при бурении, обусловленных ожидаемыми характеристиками горных пород, гидрогеологическими условиями;
• конструкция обсадной колонны.

Глубокое бурение редко сопровождается сплошным отбором керна. Учитывая высокую, по сравнению с другими способами, стоимость колонкового бурения, керн мы отбираем только в определенных интервалах. Они ориентировочно указываются в ГТН и уточняются по результатам геофизических и геолого-технологических исследований, которыми сопровождается колонковое глубокое бурение. В промежутках между этими интервалами бурение мы ведем сплошным забоем.

Виды буровых наконечников, алмазное колонковое бурение

Для колонкового бурения разработана специальная группа инструментов – коронки. Существует множество их разновидностей и модификаций, но все их можно разделить на твердосплавные и алмазные. На больших глубинах, по прочным породам мы практикуем алмазное колонковое бурение, обладающее преимуществами над твердосплавным:

• мы можем осуществлять более длинные буровые рейсы одной коронкой;
• скорость проходки на нашей скважине заметно возрастает.

Внимание! Активное внедрение компанией “ГеоГИС” современных буровых технологий, в том числе алмазного колонкового бурения, позволяет нам добиваться сокращения сроков выполнения заказов и поддерживать стоимость колонкового бурения на приемлемом для наших клиентов уровне.

Колонковое бурение скважин

Вращательное колонковое бурение и бескерновое (шарошечное) бурение

Колонковое бурение — один из наиболее распространенных вращательных способов проходки скважин. Основные преимущества колонкового бурения — универсальность, то есть возможность проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород, возможность получения керна с незначительными нарушениями природного сложения грунта, сравнительно большие глубины бурения, наличие крупного парка самоходных высокопроизводительных буровых установок (УРБ-5АГ, МБУ-5 и др.)
Технология бескернового бурения при бурении геологоразведочных скважин наиболее широко используют шарошечные долота, которые различаются по типам в зависимости от категории по буримости и физико-механических свойств горных пород. При бурении скважин шарошечными долотами забой от разбуренного шлама очищается потоком промывочной жидкости, сжатым воздухом и другими агентами.

Труба бурильная с приварными замками ГОСТ 51245-99

Применяются при разведке на твердые полезные ископаемые и воду, при инженерно-геологических изысканиях и в строительстве. Для бурения скважин колонковым и бескерновым способом твердосплавными и алмазными коронками, долотами всех видов.
Пример обозначения: Труба бурильная с приварным замком 63,5х4,5х3200 ГОСТ 51245-99

Замок

Для соединения свечей бурильных труб диаметром 42, 50, 63,5, 73 мм. Муфта замка имеет два прореза – один под подкладную вилку и другой – под элеватор. При применении замков муфту навинчивают на верх свечи, а ниппель на ее нижний конец
Пример обозначения: Замок З-50

Труба колонковая, обсадная ГОСТ 6238-77

Колонковые трубы служат для приема керна и поддержания нужного направления ствола скважины.
Пример обозначения: Труба колонковая 89х5х3000 ст.45 ГОСТ6238-77
Обсадные трубы служат для крепления скважины
Пример обозначения: Труба обсадная ниппельное соединение 89х5х3000 ст.45 ГОСТ 6238-77

Труба обсадная труба в трубу Ст.3 ГОСТ 10704-91
Пример обозначения: Труба обсадная 108х4,5х3000 ст.3 ГОСТ 10704-91

Труба обсадная труба в трубу Ст.20 ГОСТ 8732-78
Пример обозначения: Труба обсадная 108х4,5х3000 ст.20 ГОСТ 8732-78

Ниппель для обсадных труб

Служит для соединения обсадных и колонковых труб между собой

Коронка твердосплавная ГОСТ 11108-77

Предназначены для колонкового бурения геологоразведочных скважин в породах мягких и средней твердости. Конструктивно коронки представляют собой тонкостенный цилиндр с резьбой для соединения с керноприемной трубой на одном конце и твердым сплавом в виде отдельных пластин на другом. Форма твердосплавных пластин в зависимости от назначения коронки различна. По основным конструктивным признакам коронки могут быть ребристыми и гладкостенными.
Пример обозначения: Коронка твердосплавная СМ5-112 ГОСТ 11108-77

Абразивные породы средней твердости

Диаметр, мм наружный/внутренний

Рациональная область применения

Характеристика горных пород

Категории горных пород по буримости.
Типичные представители горных пород

93/54
112/73
132/93
151/112

Мягкие неустойчивые породы с прослоями твердых пород

I-IV с прослоями V-VI.
Глины, слабосцементированные песчаники, гипсы, ангидриды, глинистые сланцы с прослоями валунно-галечных отложений

СМ4-76
СМ4-93
СМ4-112
СМ4-132
СМ4-151

76/58
93/74
112/93
132/113
151/132

Малоабразивные, монолитные, слаботрещиноватые

V-VI, частично VII.
Алевролиты, аргиллиты, глинистые и песчаные сланцы, известняки, слабые песчаники

СМ5-46
СМ5-59
СМ5-76
СМ5-93
СМ5-112
СМ5-132

V-VI.
Доломиты, известняки, глинистые и песчаные сланцы, серпентиниты

СМ6-46
СМ6-59
СМ6-76
СМ6-93
СМ6-112
СМ6-132
СМ6-151

46/31
59/44
76/58
93/75
112/94
132/114
151/132

Малоабразивные монолитные и трещиноватые

V-VI.
Доломиты, известняки, серпентиниты, перидотиты

СА5-59
СА5-76
СА6-93
СА6-112
СА6-132

VI-VIII, частично IX.
Песчаники, алевролиты, габбро, диориты, порфириты, окварцованные известняки

Диаметр, мм наружный/внутренний

Рациональная область применения

Характеристика горных пород

Категория горных пород по буримости. Типичные представители горных пород

СМ8-93
СМ8-112
СМ8-132
СМ8-151
СМ8-172
СМ8-222 СМ8-276 СМ8-328

93/74
112/93
132/114
151/132
172/143
222/201
276/254
328/307

Бурение с местной циркуляцией промывочной жидкости и с продувкой
инженерно-геологических скважин

Монолитные среднетрещиноватые, малоабразивные

III-IX, частично X.
Суглинки, мергели, песчано- глинистые отложения, из вестняки, доломиты, габбро, граниты, валунно-галечные отложения

СТЗ-132
СТЗ-151
СТЗ-172

132/111
151/130
172/141

Перемежающиеся, трещиноватые с пропластками более твердых пород

V-VIII.
Известняки, доломиты, габбро, граниты, валунно-галечниковые отложения

01КТ-197 01КТ-276 01КТ-328

197/178
276/258
328/310

Бурение инженерно- геологических скважин. Бурение отверстий в железобетонных конструкциях с арматурой диаметром до 12 мм

III-V.
Суглинки, мергели, песчано-глинистые отложения

Долото шарошечное

Диаметры долот: 98,4(З-66), 112(З-63,5), 118, 120,6(З-76), 132(З-63,5), 139,7, 146, 151, 161(З-88), 190,5, 215,9(З-117), 244,5(З-121), 269,9, 295,3, 320, 349,2(З-152), 393,7, 444,5(З-177), 490(З-201)
Виды долот: I – одношарошечные, II – двухшарошечные, III — трехшарошечные

Тип долота по категории пород:
М — для мягких пород;
С — для пород средней твердости;
Т — для твердых пород;
К — для крепких пород

Тип промывки/продувки: Ц – центральная промывка, Г — боковая промывка, П – продувка

Тип опорного подшипника:
А — два и более скольжения;
В — с телами качения;
Н — один скольжения (остальные подшипники качения);
У — с герметизированными маслонаполненными опорами

Долото лопастное

Переходник фрезерный П1

Переходник тройной П3

Переводник П, М, Н, ПК ГОСТ 7360-82

Переводники П — переходные, М — муфтовые, Н — ниппельные с замковыми резьбами:
З-42, З-50, З-63,5, З-76, З-88, З-92, З-101, З-102, З-117, З-121, З-140, З-152, З-171

Переводники ПК – для соединения направляющей трубы диаметром 108, 127, 146мм и долота шарошечного

Колонковое бурение скважин

Колонковое бурение скважин является одним из самых старых методов. На сегодняшний день он мало распространен, так как при таком способе бурения используется забойный инструмент малого диаметра. Его диаметр может составлять максимум 150 мм, то есть скважина получится узкой. Это ограничивает возможности по оборудованию скважин, делает практически невозможной установку фильтров диаметром, который соответствовал бы водоподъемному оборудованию.

Колонковый метод довольно часто применяют для бурения разведочных скважин с большой глубиной и бурения бесфильтровых скважин, которые актуальны для скальных пород. Колонковый метод подойдет для бурения артезианских скважин.

При использовании такого метода бурения стоит помнить, что впоследствии скважины могут существенно расширяться, поэтому недостаток способа не является ключевым при выборе технологии.

Особенностью такого метода является тот факт, что вращающийся бур, который выполнен в форме кольца, разрушает породу только по краям забоя. При этом разрушенная порода вымывается нагнетаемой в колонну буровых труб водой, делается это при использовании специального насоса с промывочной жидкостью.

Внутренняя часть устройства, которая называется керн, находится внутри труб, во время бурения она периодически поднимается на поверхность.

Для проведения колонкового бурения скважин используют специальные установки типа УКБ, а также станки с различными техническими показателями. Главным преимуществом колонкового бурения является то, что все использованное оборудование самоходное, поэтому участие оператора в процедуре сведено к минимуму.

Достоинства и недостатки колонкового бурения

Эта технология может применяться для пород 12-й категории. Используется она как под углом, так и перпендикулярно грунту.

К достоинствам способа можно отнести тот факт, что технология осуществляет вынос на поверхность кернового материала. Это позволяет определить состояние геологии в данной местности, что поможет обосновать наличие или отсутствие здесь месторождений полезных ископаемых.

Важным преимуществом технологии считается и то, что скорость работы очень высока.

Кроме того, выделяют следующие преимущества:

1. Объем бурения с использованием промывки технической воды достигает 85%.
2. Использование в составе раствора активных эмульсий позволяет удерживать стенки скважины в первоначальном состоянии, что немаловажно для работы.
3. Технология довольно экономичная. При работе энергетические затраты меньше, чем в других случаях, так как осевые нагрузки меньше и процесс осуществляется периодами.
4. Метод применим при работе с любыми породами.

Колонковое бурение имеет также несколько недостатков:

1. При использовании его под углом в трещинах породы может возникнуть заклинивание керна. Это приведет к необходимости его выбивания, для чего используется колонковая труба.
2. Кроме того, в ходе процесса колонка затупляется очень быстро, так как она сильно перегревается при работе с твердыми породами.
3. Малое сечение бурения. В связи с этим использование мощных погружных насосов исключается.

Другие особенности технологии колонковое бурение скважин

Данный метод активно применяется на разведочных и артезианских скважинах, он обеспечивает небольшой диаметр скважины и довольно приличную глубину. Особенность метода состоит в кольцевом разрушении породы, то есть при бурении из грунта вымываются его остатки благодаря использованию промывочной жидкости.

Раствор для промывки подается в специальную колонну, для этого, как правило, используют высокомощные грязевые насосы. Создание скважины осуществляется путем воздействия вращательного движения устройства для бурения.

В качестве данного устройства может быть использована твердосплавная или алмазная коронка, которая и внедряется в грунт. Метод используется преимущественно для бурения скважин под воду в однородных породах, но может быть использован и при работе с трещинами.

В ходе технологии из новой скважины выводятся примеси и остатки – песок, грунт, мусор. Иногда колонковое бурение скважин вместо промывки использует продув воздухом. Этот вариант предпочтительнее, так как он более экономный, в связи с отсутствием необходимости приобретать промывочные жидкости.

Технологии колонковое бурение скважин на выставке

Каждый год в Москве стартует выставка «Нефтегаз», посвященная отрасли химической промышленности и нефтедобычи. На ней будут представлены современные технологии бурения и улучшения работы для создания нефтяных и газовых скважин.

Мероприятие носит международный характер, оно позволяет существенно улучшить отрасль в стране.

На экспозициях будут представлены разработки ведущих инженеров из многих стран мира, они продемонстрируют новейшие технологии использования оборудования, в том числе технологии колонковое бурение скважин, а также само инновационное оборудование.

Колонковое бурение скважин: краткое описание технологии, методов, способов и особенностей

Технология колонкового бурения скважин – самая популярная в геологической разведке и при добыче водного ресурса. Она имеет массу преимуществ, оптимально подходит для развертывания установки на сложнодоступных участках. Метод признается одним из самых экономичных и продуктивных по объему гидродобычи на единицу времени. Из-за особенного способа проведения работ образуется горная выработка с жесткими краями. Они выдерживают очень высокую нагрузку, а само отверстие может углубляться на расстояние до километра. Поэтому технологию применяют как в производственных целях, крупных масштабах, так и при частном решении задач, например, для создания индивидуальной точки водозабора.

Колонковое бурение скважин: что это такое

Это процедура, при которой буровая установка осуществляет вращательные движения с целью разрушить горные породы. При этом разрушение происходит не по всей площади, а по кругу, оставляя в центре керн, то есть нетронутый участок цилиндрической формы. Буровой насос нагнетает мощный поток воды, которым производится вымывание разрушаемой породы. Установки включают множество механизмов, в том числе для спуска и подъема инструмента, его вращения. В зависимости от типа горных пород (прочности и других механических характеристик) выбирается оснастка. В роли режущих кромок выступают долота (коронки). Они бывают разных форм.

Технология настолько успешна, что она нашла множество сфер применения. От гидродобычи до разведки полезных ископаемых.

Характеристика и краткое описание колонкового бурения скважин

Керном называется столбик из искомого материала (горная порода, например) цилиндрической формы. Он с использованием шнекового подъемника поднимается из глубин на поверхность, когда цель всего процесса – разведывание грунтовых слоев. Такая процедура делает возможным подробное составление геологического разреза.

Используемое оборудование позволяет углубляться внутрь на расстояние до 1000 м. Оно оснащено инструментами, способными пробить любую породу. Вторая задача техники – регулярная поставка керновых проб наверх.

Метод настолько эффективен, что его использовали в Заполярье при освоении Кольской сверхглубокого колодца (12 262 м в глубину) для решения научных задач. Она была занесена в книгу рекордов Гиннеса как самая глубокая.

Не менее распространена технология при открытии водных горизонтов на глубине. Добыча воды кристальной чистоты – одна из приоритетных задач.

Сферы использования колонкового способа бурения скважин

В первую очередь метод был создан для исследовательско-научных целей. В рамках геологической разведки можно с высокой точностью определить, на каком расстоянии от поверхности располагаются те или иные грунтовые слои (их кровля и подошва, т.е.верхняя и нижняя границы). Не только твердые породы, но и зеркало подземных вод определяется по такой технологии.

Отрасли, где находит применение методика:

• Гидродобыча. Это как частное водоснабжение, так и крупная водоподготовка, в промышленных масштабах. Такой водозабор очень эффективен, поскольку бурение происходит на большую глубину. Это позволяет снабдить чистым, питьевым водным ресурсом целый квартал, небольшой дачный поселок. При этом снаряд очень хорошо поднимает вверх любой тип почвы, кроме водонасыщенных рыхлых материалов. Но справиться с ними (это песок, глина, некоторые другие примеси) легко можно с помощью установки фильтра грубой очистки. Фильтрующее оборудование промышленного или частного масштаба выгодно заказать в нашей компании «Вода Отечества».
• Геологическая разведка. Она в основном применяется в горнодобывающей промышленности. В чем особенность метода? Дело в особом вращательном инструменте, который фактически напоминает трубку. С его помощью прорезывается цилиндр, а внутри керн остается целостным. Так можно исследовать не только химические характеристики почвы, но и механические, физические качества грунтовых слоев. То есть структура в ходе добычи материала не нарушается.
• Подготовка к строительству. В ходе инженерных изысканий производится георазведка на строительном участке. Колонковый метод бурения позволяет определить сразу несколько показателей – уровень грунтовых вод, пробы почвы и некоторые другие факторы. Конечно, в таком случае глубина погружения инструментов не очень большая.
• Исследовательская деятельность. Отличным примером здесь является Кольская сверхглубокая скважина, целью которой было определение структуры земной коры, а также оболочки ядра Земли. То есть предприятие имело исключительно научные задачи.
• Строительство. Поскольку отверстия получаются ровные, цилиндрические, то в подготовленные ямки очень удобно устанавливать сваи для фундамента, можно произвести монтаж железобетонного основания. Кроме того, достаточно острые и крепкие инструменты позволяют пробурить насквозь даже бетонные блоки или кирпичную кладку.

Бурение с помощью колонковой трубы позволяет достать образец грунта в целостной форме, а также определить точную глубину пролегания пород. Таким образом, технология применяется в большом количестве сфер. В частном использовании основная задача процесса – гидродобыча, создание индивидуальной точки забора и водоподготовки на участке.

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

Суть технологии

Колонковое бурение предназначено для горной выработки. В зависимости от того, с каким природным материалом приходится работать, есть две применяемые методики:

• С подачей жидкости. Буровой раствор обязательно подают в зону резания при работе со скальными, твердыми пластами. Если воды не будет, то процесс сильно замедлится, а само режущее оборудование в скором времени выйдет из строя, затупится. Промывка не только ускоряет процедуру, но и позволяет очень эффективно освободить рабочую зону от остатков горной породы. Особенно это важно, когда планируется сделать очень глубокую скважину. Также технология применяется, когда на участке очень рыхлые почвы, а взятие керна (целостного пласта) не является приоритетным. В таком случае забой омывается водой, а ствол выработки очищается от частичек грунта.
• На сухую. Способ можно назвать более дорогостоящим, однако, он предпочтительнее, когда выработка производится на несвязных (рассыпчатых) грунтах, а также в том случае, если они пропитаны достаточно большим количеством влаги. В том числе, это супесь, глина, суглинок различной пластичности.

Принцип алмазного колонкового бурения

Один из основополагающих элементов установки – труба. Она будет того диаметра, в зависимости от необходимого размера кернового стержня. На ее окончании располагается коронка – это режущий инструмент. Деталь на подошве необходима для разрешения грунта. Резец является сменным, он прикручивается на время, за одну крупную выработку придется поменять ее несколько раз. Замена осуществляется очень простым способом – на винтовую резьбу.

Если предстоит разрезать скалистые или иные твердые породы, то предпочтительно использование алмазной коронки.

Именно оснастка с напылением из алмазов используется при водозаборе на больших глубинах. Поскольку для того, чтобы добраться до кристально чистого водного ресурса, понадобится прорубить достаточно глубокий тоннель через известняк и другие слои. Ведь влага конденсируется очень глубоко, в разломах коренных пород.

В ходе работы коронка вращается очень быстро – количество оборотов регулируется пультом, режим выбирают в зависимости от того, насколько прочный предстоит прорезать грунт. Если вращения будут чрезмерно стремительными, при соприкосновении с очень твердыми материалами резец может затупиться или вовсе сломаться. Центральная часть цилиндра попадает внутрь трубы. Чтобы извлечь собранный там керн, производится разборка колонны с извлечением штанги. Затем используется мощная струя воздуха (вывод можно ускорить, если параллельно простукивать участок кувалдой). После этого очищенный инструмент снова погружают в выполненное отверстие.

Такие буры признаны наиболее эффективными, их производительность значительно выше, чем у матричных и шарошечных долот. Это объясняется высокой скоростью вращения инструмента – сил затрачивается намного меньше, как и времени. И еще одно немаловажное преимущество – нет необходимости промывать и прочищать затем забой от разрушенных пород, поскольку они очень удобно вынимаются в виде керна.

Станки и установки колонкового бурения

Видов аппаратов несколько, все они зависят от диаметра и глубины желаемого отверстия, а также от назначения скважины и типа грунта, где проводятся геологические работы. Технологически устройства не отличаются друг от друга, однако, сильно могут варьироваться размеры.

Например, для разведывательных целей обычно применяются достаточно компактные установки, которые монтируются на разном транспорте – тракторах, грузовиках. Некоторые гусеничные виды тягачей предполагают возможность выработки на участках без автомобильной дороги – подъехать к ним можно только на таких машинах. В России наиболее часто аппаратуру ставят на КАМАЗ, МАЗ, Урал. Иногда и на более легкий автотранспорт, в тех случаях, когда предстоит несложная работа, например, на строительной площадке.

Когда нужны небольшие лунки, а это иногда требуется при ландшафтном дизайне (установить лавочку), частном строительстве, при монтаже ЛЭП-опор, тогда применяются ручные буры, которые работают по тому же принципу, но менее автоматизированы. Например, остатки грунта нужно доставать вручную. Длина и диаметр получаемых отверстий, конечно, ограничены.

Все о колонковом бурении

1. Что это такое?
2. Описание технологии
3. Оборудование
4. Этапы бурения
5. Сфера применения

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.

Что это такое?

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%.

Применять методику можно со всеми видами пород до глубины 1000 метров, когда срезы пластов уходят наверх с определенным временным промежутком.

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.

Кроме того, небольшие диаметры буров, которые тут используются, дают возможность быстро преодолевать немалые расстояния под землей всего за несколько часов. Это будет крайне актуально при залегании воды довольно глубоко.

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.

Описание технологии

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.

Оборудование

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.

Этапы бурения

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.

При пересечении песчаного грунта, чтобы укрепить стенки выработки, допускается добавление стекла жидкого типа в применяемый раствор.

Сфера применения

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.

Это дает возможность не только проверить состояние грунтов, но и убедиться в том, что строительство различных построек на том или ином участке будет, действительно, безопасным.

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