Колонковый способ бурения скважин. Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Устройство водозаборной скважины сопряжено с применением различных методов бурения. Рыхлые и насыщенные водой грунты извлекают с помощью желонки. Для проходки по глинистым и скальным породам используют способы бурения скважин, основанные на вращательном и вибрационном принципе.

В работе задействованы механизмы, позволяющие производить разработку грунтов различных типов и на разную глубину. Мы расскажем, как подобрать оптимальную технологию бурения, позволяющую быстро и безупречно пройти выработку для устройства водозабора.

Для наглядного представления предложенной нами информации текст дополнен полезными схемами, фото-подборками, видео-руководствами.

Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном . Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения.

Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.

Различают три основных способа механического бурения:

• Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
• Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
• Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.

Механические вращательные способы бурения скважин на воду пришли на смену малоэффективным ручным методам

В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на четыре основных вида бурения:

• колонковое;
• шнековое;
• ударно-канатное;
• роторное.

Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

Специфика колонкового бурения

Колонковое бурение – механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы. Буровой снаряд для колонкового бурения представляет собой толстостенную металлическую трубу.

Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу – коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

Галерея изображений

При проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.

При колонковом бурении грунт не разрушается, а “высверливается” коронкой и захватывается колонковой трубой. На поверхность разбуренная порода извлекается в виде керна – монолитного цилиндрического столба горной породы

Шлам с забоя иногда удаляют промывкой – нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы. Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

Механическое колонковое бурение производится буровыми установками типа ЗИФ, УГБ, УКБ, монтированных на автомобили типа КАМАЗ, КРаЗ, трелевочные тракторы и т.д. В варианте для колонковую трубу укорачивают, называют колоколом или стаканом. С последним, перевернутым вверх дном предметом обихода, конструктивно схожа колонковая труба.

Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

• геологоразведка полезных ископаемых;
• бурение разведочных скважин;
• устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.

Галерея изображений

Задействованное оборудование и инструменты

Шнековое бурение производится буровой установкой, главным элементом которой является бурильный инструмент винтового типа, выполненный из высокопрочного металла. Буровую колонну по мере заглубления наращивают шнеками равного размера.

В комплекте иногда применяются лопастные долота, необходимые для прохождения рыхлых пород, а также долота с круглыми или конусообразными головками, используемые для разработки твёрдых пород.

Буровая установка на базе автомобиля, оснащённого мощным двигателем – оптимальный вариант для бурения в труднодоступных и отдалённых местах

Большинство современных бурильных установок оборудованы полыми снарядами, оснащёнными реверсивными замками, которые не допускают движение инструмента в обратную сторону.

Режущие части шнека в процессе бурения охлаждаются за счёт разрабатываемого грунта, а разработанная порода поднимается вверх по спиралям. Это позволяет проводить бурения без остановок, значительно уменьшая временные и энергетические затраты на создание водоносной скважины.

После выполнения проходки, глубина которой составляет 1,5 – 2,0 м, шнек извлекается, и в скважину устанавливаются . Диаметр водозаборной скважины, пробуренной при помощи шнека, составляет 50 – 200 мм и зависит от размера используемого инструмента.

Обрушение стенок скважины предотвращают обсадные трубы. Особенно это важно для рыхлых несвязных грунтов, поэтому у бурильщиков существует правило: использовать при проходке супесей и суглинков шнеки с расположением лопастей под углом 30 – 60º, а при бурении песков плотного сложения инструмент с лопастями под углом 90º.

При меньшем наклоне витков шнековой спирали больше несвязного отвала выносит на поверхность шнек.

Шнековое бурение не требует использования промывочной жидкости, разработанная при помощи долота порода выносится на поверхность на лопастях инструмента

Плюсы и минусы применения шнека

Шнековый метод бурения позволяет произвести устройство скважины максимально быстро, при условии, что размер шнека и угол наклона долота были подобраны правильно.

К достоинствам шнекового бурения относят:

• грунт поднимается на поверхность сразу в процессе бурения;
• высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
• нет необходимости делать промывку ствола скважины;
• компактной шнековой установкой или ручным шнеком можно бурить внутри дома (в подвале);
• нет необходимости поднимать на поверхность первое звено и разбирать/собирать буровую колонну как при колонковом методе.

Главным недостатком шнекового бурения можно считать невозможность работы на сыпучих и очень твёрдых грунтах, но в то же время шнек – идеальный инструмент для бурения в суглинистых, смешанных (глина и супесь) и мягких глинистых грунтах.

Ещё один недостаток, ограничивающий применение шнека для устройства водоносных скважин – необходимость применять ударно-канатный способ для очистки ствола от отваленной породы.

Своеобразие роторной технологии

Роторное бурение скважин на воду осуществляется в три этапа:

1. Разрушение породы при помощи долота.
2. Вынос разрушенной породы на поверхность потоком нагнетаемой воды.
3. Укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Вынос разрушенного грунта производится путём обратной или прямой промывки. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины скважины, типа грунтов, наличия необходимого объёма промывочной воды.

Как правило, в частных хозяйствах используется технология бурения с прямой промывкой, которая включает в себя следующие этапы:

• заглубление в грунт долота большого диаметра;
• вращение долота под воздействием ротора;
• установка бурильных труб и монтаж утяжелённых труб между ними и долотом;
• удаление отработанного грунта напором жидкости при помощи насоса;
• монтаж обсадной трубы, чтобы предотвратить обсыпание грунта внутри скважины;
• бурение долотом меньшего диаметра и повторение всего цикла.

При обратной промывке грунт выносится из скважины по трубам бурильной колонны, а промывочная жидкость заливается между стенками скважины и трубами.

Вода самотёком поступает в предварительно подготовленный резервуар, где происходит её очистка от грунта и шлама, и возвращается в бурильную колонну за новой порцией отработанной породы.

В некоторых случаях при осуществлении роторного бурения применяют не прямую или обратную промывку, а продувку воздухом под давлением, созданным при помощи компрессора

Достоинства и недостатки роторного бурения

Главным достоинством роторного способа является возможность бурить глубокие скважины с забором воды в трещиноватом известняке.

Кроме этого данный метод бурения имеет следующие преимущества:

• высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
• возможность устройства скважины большого диаметра до 200 см;
• высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.

Существенным недостатком роторного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин.

Подводя итоги, можно сказать, что:

1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
3. Роторное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем

О том, как сделать буровой станок своими руками, вы сможете прочитать в другой нашего сайта.

Бурение водоносной скважины – трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.

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.

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.

Процесс поэтапно:

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,

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.

Инструментарий для колонкового бурения

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:

• вольфрам,
• победит,
• сталь.

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.

Преимущества колонкового бурения скважин

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.

Колонковое бурение скважин в гидрологической разведке

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).

Видео: колонковое бурение скважины

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.

Существуют разные механические способы бурения, причем большинство из них может применяться для схожих целей, но все без исключения имеют свои уникальные особенности. Таким образом, колонковое бурение скважин, технология которого достаточно простая, может применяться для обычного проделывания отверстий в породе, но может быть использовано для добычи керна.

Рисунок 1. Схема колонкового бурения.

Основная технология

Такое бурение скважин чаще всего осуществляется для выявления и анализа залегающих пород (геологическое исследование). Шасси для такой техники может быть использовано от любого стандартного грузового авто, но при особых случаях используются более массивные и дорогие модели.

Вся работа осуществляется на высоких оборотах, поэтому рабочий инструмент подвергается сильной нагрузке. Для понижения износа используются специальные поверхностно-активные включения, благодаря которым уменьшается вибрация. Промывка ствола, в свою очередь, осуществляется при помощи воды, но временами приходится использовать глинистые растворы для обеспечения защиты от осыпаний и разрушений.

Колонковое бурение отличается от остальных способом работы – алмазная (либо твердосплавная) коронка движется только по краю, оставляя породу изнутри нетронутой, а после заполнения рабочего ствола грунт попадает в шнек и изымается. Подобный вариант позволяет делать четкий анализ пород в их последовательном расположении.

Рисунок 2. Буровые коронки и резцы.

При работе коронка, переходник и набор нижних штанг должны четко соответствовать соосности, а при работе с особо твердыми породами придется воспользоваться твердосплавным расширителем (калибрование ствола для повышения работоспособности). Перед тем как запустить для работы следующую алмазную коронку, дно нужно обработать при помощи бурильного долота (рис. 1), которое сыграет положительную роль в плане долговечности инструмента (минимизируется разрушение остатком керна).

После того как колонковое бурение проведено, а результаты его изучены, можно начинать шнековое бурение скважин. Использование шнека без предварительной разведки бессмысленно, т.к. можно потратить слишком большие суммы денег и не добиться никакого результата.

Вернуться к оглавлению

Дополнительные аспекты

Подобная технология в частной жизни чаще всего применяется перед тем, как начать шнековое бурение скважин на воду, поскольку этот вариант самый надежный из существующих, он всегда дает результат в 100%. Небольшой диаметр (до 160 мм) позволяет работать достаточно быстро. Таким образом, за смену может быть преодолено от нескольких метров до нескольких сотен метров в зависимости от пород.

Нередко вместо промывки водой используется продувка воздухом, т.к. это значительно дешевле и эффективнее. Такой способ не может быть использован только в одном случае, а именно если присутствует вода в самой толще.

Использование колонковой технологии позволяет работать почти со всеми типами пород на глубине до 1000 м, и во время всего процесса на поверхность подается каждый следующий срез пласта.

Рисунок 3. Схема работы шнекового подъемника.

После завершения подобной деятельности шнековое бурение скважин на воду осуществляется довольно легко и быстро, т.к. направляющий ход уже имеется. К тому же большим плюсом будет точное знание всех сложных моментов, для которых можно использовать специальные коронки, что опять же ускоряет рабочий процесс.

Иногда используется шнеко-пневматическое бурение, причем подобные методы обладают максимально высоким КПД. Их ограничение связано лишь с жидкостями, т.к. в этом методе снова используется сжатый воздух, которым взвешивается порода для скорейшего ее удаления.

Продукция и услуги > Буровой инструмент > Вращательное колонковое и бескерновое бурение

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.

Состав инструмента:

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

Диаметр трубы, мм Длина, мм Толщина стенки, мм Масса 1 м трубы, кг Масса ниппеля, кг 57 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500 5 5 0,9 73 5 6,4 1,2 89 5 8,4 1,7 108 5 11 2,4 127 5 14 2,6 146 5 16 2,8 168 6-8 28 5

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

Диаметр, мм Длина, мм Толщина стенки, мм Масса ниппеля, кг 57 205 5 0,9 73 5 1,2 89 5 1,7 108 5 2,4 127 5 2,6 146 5 2,8 168 6 - 8 5

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

Марка Наружный диаметр, мм Категория пород М-2 59, 76, 93, 112, 132, 151, 172 Мягкие породы М-5 Мягкие породы СМ-3 СМ-4 Мало СМ-5 Малоабразивные породы средней твердости СМ-6 Малоабразивные породы средней твердости СА-4 Малоабразивные породы средней твердости КТ-1 Абразивные породы средней твердости СА-6 Абразивные породы средней твердости

Типоразмер коронки Характеристика горных пород М6-93 Мб-112 Мб-132 Мб-151 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 46/31 59/44 76/58 93/75 112/94 132/114 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 59/42 76/58 93/73 112/92 132/112 Абразивные VI-VIII, частично IX. Песчаники, алевролиты, габбро, диориты, порфириты, окварцованные известняки Типоразмер коронки Диаметр, мм наружный/внутренний Рациональная область применения Назначение инструмента Характеристика 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 Малоабразивные, монолитные III-V. Суглинки, мергели, песчано-глинистые отложения

Долото шарошечное

Представляет собой породоразрушающий инструмент диаметром от 64 до 490 мм режуще-скалывающего (М), скалывающего (СТ, С), ударно-скалывающего (ТК, Т) и ударного действия (К) предназначенный для горнорудных буровзрывных работ, бурения на нефть и газ, геологоразведки, строительства и бурения на воду.
Пример обозначения: Долото шарошечное III 132 ТЦВ

Долото лопастное

Применяются при бескерновом бурении скважин с промывкой в породах I-IV категорий по буримости с включениями обломочного материала более твердых пород. Лопасти долота армируются твердосплавными пластинами. Долота обеспечивают механические скорости бурения, в 2,5 раза превышающие скорости бурения шарошечными долотами. Имеют повышенную износостойкость благодаря усилению твердосплавными штырями и наплавкой.
Пример обозначения: Долото лопастное ДЛ-190

Диаметр долота, мм Резьба Допустимый крутящий момент, Нм 112 З-67 2000 10 132 З-67 8,5 146 З-88 10 190,5 З-117 10 215,9 З-117 22 244,5 З-121 12 295,3 З-152 15

Переходник фрезерный П1

Переходник с колонны бурильных труб на колонковые трубы. Имеет в нижней части наружную резьбу под колонковые трубы и в верхней внутреннюю резьбу под замок бурильной колонны. Верхняя часть переходника выполняется в форме усеченного конуса с насечками на наружной поверхности, что обеспечивает извлечение колонкового снаряда с вращением его в случае заклинивания вывалившимися из стенок скважины кусками породы и исключает возможность задевания за обсадные трубы
Пример обозначения: Переходник фрезерный П1-50/127

Резьба бурильной трубы Резьба колонковой трубы, мм Длина, мм Масса, кг З-50, З-63,5 73 120 3 З-50, З-63,5 89 120 4 З-50, З-63,5 108 140 6 З-50, З-63,5 127 140 9 З-50, З-63,5 146 140 11 З-50, З-63,5 168 140 14

Переходник тройной П3

Переходник с колонны бурильных труб на колонковые и шламовые трубы. Имеет на наружной поверзности внизу правую резьбу под колонковые трубы и вверху левую резьбу под шламовые трубы, а также внутреннюю резьбу под колонны бурильных труб. Наружный диаметр корпуса переходника делается равным наружному диаметру колонковых и шламовых труб
Пример обозначения: Переходник тройной П3-50/127

Резьба бурильной трубы Резьба колонковой трубы, мм Резьба шламовой трубы, мм Длина, мм Масса, кг З-50, З-63,5 73 73 120 3 З-50, З-63,5 89 89 120 4 З-50, З-63,5 108 108 140 6 З-50, З-63,5 127 127 140 9 З-50, З-63,5 146 146 140 11 З-50, З-63,5 168 168 140 14

Переводник П, М, Н, ПК ГОСТ 7360-82

Предназначен для соединения между собой частей бурильной колонны и присоединения к ней инструмента.
Пример обозначения: Переводник П-50/63,5 (верхний/нижний конец)

Вилка подкладная

Служит для поддержания колонны труб над устьем скважины за прорезь ниппеля или замка, имеет удлиненную рукоятку и скобу, которая приваривается к рукоятке
Обозначение: Вилка подкладная М-50

Диаметр трубы, мм Ширина зева, мм Длина, мм Масса, кг 42 42 550 3,8 50 47 570 5,8 63,5 56 600 9

Ключ отбойный

Ключ предназначен для свинчивания и развинчивания замков и ниппелей бурильных труб. Имеет длинную рукоятку и головку, зев которой служит для захвата замков и ниппелей за прорезь
Обозначение: Ключ отбойный МЗ-50

Диаметр трубы, мм Ширина зева, мм Длина, мм Масса, кг 42 41 600 3,3 50 46 600 5,2 63,5 55 600 7,8

Ключ шарнирный КШС

Ключ предназначен для свинчивания и развинчивания бурильных, колонковых и обсадных труб
Пример обозначения: Ключ шарнирный КШС 108/127

Диаметр трубы, мм Длина рукоятки, мм Масса, кг 50 400 5,5 63,5 400 7,6 73, 89 450 4,6 108, 127 450 6,0 146 450 6,2 168, 188 620 Длина, мм Высота, мм Масса, кг 79 350 120 12,5 89 370 120 13,5 108 400 150 17,5 127 420 150 19,0 146 440 150 20,5 168 440 180 29,9 219 500 180 33,5

Хомут шарнирный (жимок)

Применяется для удержания колонны бурильных труб в скважине в повешенном состоянии
Пример обозначения: Хомут шарнирный D=63,5 мм

Диаметр трубы, мм Длина, мм Масса, кг 42 650 6,0 50 700 10,5 63,5 750 23,2

Переходник противоаварийный Предназначен для отсоединения колонны бурильных труб в случае заклинивания колонкового снаряда в скважине. Диаметр 50 и 63,5мм	Вертлюг-амортизатор Применятся для подвешивания к талевому блоку сальника-вертлюга с колонной бурильных труб и снаряда при бурении с разгрузкой через лебедку, а также других грузов. Грузоподъемность 5т, 10т.	Сальник-вертлюг Предназначен для соединения вращающейся колонны бурильных труб на шарикоподшипниковых опорах с невращающимся напорным рукавом и подачи в колонну промывочной жидкости (газа). Рассчитан на работу бурильной колонны с большим числом оборотов	Кернорватель Служит для отрыва и удержания керна при колонковом бурении состоит из корпуса с наружной и внутренней резьбой и внутренней расточкой, в которой помещается рвательное кольцо. Диаметр 59, 76, 89, 108мм
Элеватор Предназначен для спуска и подъема труб, позволяет быстро захватывать и освобождать бурильные трубы, укоряя спуск и подъем колонны. Кольцо элеватора закрепляется фиксатором, чтобы трубы не выскальзывали из элеватора. Грузоподъемность 7,5т.	Головка для обсадных труб Предназначены для захвата за резьбу, подъема и удержания в подвешенном состоянии колонны труб и ее отдельных частей при производстве спуско-подъемных операций. Диаметр 108, 127, 146, 168мм	Вилка подкладная к УРБ-2А2

Колонковое бурение скважин представляет собой весьма популярный способ проделывания скважинных отверстий. В отличие от стандартных полнопроходных долот (чаще всего используют ), коронками пользуются более точечно. Они не разрушают породу по всему периметру, а вырезают ее с помощью давления по радиусу рабочего инструмента.

Такая технология дает бурильщикам много интересных преимуществ, о которых сейчас и пойдет речь в данной статье.

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, 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:

1.1 Принцип и технология работы

Технология колонкового бурения применяется для исследовательских работ. Для этих целей подойдёт классические автомобильные шасси на которое устанавливают , 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.

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 .

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 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 , которые необходимы для формирования прочной внутренней поверхности скважины.
• Переходники применяются для стыкования резьбовых соединений, в том числе на , комплектующих, промывочных сальниках, вращателях.
• Промывочные сальники пробки, которые обеспечивают подъём керна из скважины.
• Колонковые долота служат для углубления скважинного отверстия.

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 . 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:

• 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.

2.1 Пример применения технологии колонкового бурения скважин (видео)