Шнековое бурение: особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Шнековое бурение: особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Шнековое бурение: особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Способы бурения скважин зависят от свойств горных пород, залегающих на территории исследуемого участка. Проходка выработок с помощью шнекового инструмента производится в мягких и средней крепости грунтах. Технология существует давно и остается востребованной благодаря простоте и доступности.

Шнековое бурение

Бурение скважин шнеком.

Технология бурения

Проходка ствола скважины заключается в разрушении резцами породы в глубине выработки и выдаче шлама на устье посредством шнека — стальной ленты, обвивающей буровой снаряд. Для крепких скальных массивов шнековое бурение не подойдет. Установки для проходки скважин размещают на самодвижущихся шасси, оснащенных приводом для вращения режущего инструмента и приспособлением для заглубления обсадных труб.

Технология строительства скважин зависит от прочности грунта, назначения выработки и выполняется 3 методами:

  1. Бурение с последующей обсадкой: сначала проходится ствол, а затем его стенки укрепляются трубой. Используется технология в устойчивых породах формированием выработки диаметром большим, чем гильза. Для скважины 185 мм готовят обсадку Ø178, по окончании проходки секциями впрессовывают в ствол.
  2. Совмещение процессов бурения и обсадки применяется в неустойчивых и обводненных породах. Вращение колонны со шнековым буром и вдавливание трубы осуществляется одновременно.
  3. Проходка ствола без крепления. Не всегда требуется усиление стенок выработки посредством обсадных труб или бетонирования: при бурении под столбы и с целью инженерно-геологических изысканий прочность скважины изнутри требуется лишь на короткое время.

Для проходки артезианских колодцев шнековый способ непригоден: предельная глубина метода 50 м. Чтобы обеспечить погружение резцов к забою, используют дополнительные шнековые секции.

Особенности технологии

В отличие от иных вариантов бурения, предназначенных для крепких пород, при шнековой проходке не требуется выдувание сжатым воздухом или вымывание водой разрушенной мелочи из забоя. Шлам удаляется шнеком одновременно с резанием грунта.

Прежде чем воспользоваться бурением, полезно ознакомиться с его особенностями:

  1. Влияние свойств и обводненности почвы — при сочетании этих факторов применить такой метод в глинистых породах невозможно: налипание шлама на шнек не даст углубиться буровому снаряду. Сыпучие и рыхлые почвы позволяют использовать шнековую установку даже в ручном варианте.
  2. Режим вращения режущей насадки в зависимости от ее диаметра влияет на отвод тепла от инструмента. Чтобы не допустить перегрева, рекомендуется не превышать число оборотов снаряда: 100-150 об/мин для Ø100-200 мм, и 500 при диаметре <100.
  3. Закрепление выработки в процессе бурения происходит самопроизвольно, обусловлено технологией. Разница между диаметрами долота в призабойной зоне и скважины 5-20 мм. При транспортировке шлама лопастями шнека мелочь втирается в стенки выработки и укрепляет их. Эта особенность ценится при бурении в гравийно-галечных отложениях, когда другие методы для применения затруднительны.
  4. Возможность левого вращения шнековых секций позволяет легко и быстро устранить осложнения при бурении в виде прихватов, расклинивания валунами, налипания на лопасти комьев почвы. Таким же маневром, в сочетании с небыстрым подъемом колонны, осуществляют ликвидационный тампонаж скважины: заполнение выработанного пространства разрушенным грунтом.
Шнековое бурение

Буровая установка выполняет разрыхление породы.

Возможности шнековой технологии дополнены устройством центрального канала в буровом снаряде. Через него подают воду для снижения трения породы об ленту. Проход используется также для опускания грунтоноса, керноприемника при геологоразведочных работах. Чтобы перекрыть канал, нужно установить долото на забойную часть бура.

Достоинства и недостатки метода

Простота технологии понятна на примере льдобура, которым пользуются любители зимней рыбалки. Снаряд представляет собой стержень, обвитый лентой и армированный резцами или долотом. Вращение осуществляется ручным способом или посредством механического, электрического, пневматического привода.

Достоинства шнекового метода бурения скважин:

  • высокая скорость проходки выработок — до 300 м за смену;
  • непрерывный отбор грунта от забоя ствола и доставка его на поверхность;
  • не нужно готовить буровой раствор для организации выноса шлама;
  • возможность строительства скважин глубиной до 50 м диаметром <1500 мм;
  • проходка выработок с углом наклона от вертикального до горизонтального;
  • бурение стволов различного назначения — геологоразведочных, водозаборных, под свайный фундамент;
  • приемлемость для самостоятельной проходки скважины с помощью использования ручного инструмента.

Есть у шнекового метода и недостатки: попадание под резцы камня или валуна приводит к прекращению бурения. Для эффективной работы шнека необходимо создавать давление на трубную колонну.

Применение ручных установок

К этому типу оборудования относятся мобильные и компактные механизмы, которые позволяют выполнить работу в стесненных условиях, например, построить скважину в подвале. Вес установок <250 кг.

Ручная установка

Ручное бурение скважин на воду.

Они бывают разной мощности и назначения:

  • сверление льда при зимней рыбалке и грунта I, II категории по силам для мотобура с ручной подачей и массой 15 кг;
  • проходка скважин для строительных работ и водозаборных в породах I―III группы; установкой весом до 80 кг управляют 1 или 2 оператора;
  • гидробурение, изготовление выработок под сваи и разведочных; исполнение механизма блочное из модулей <30, общим весом до 270 кг.

Кроме вариантов автономного привода от двигателя внутреннего сгорания, выпускают установки с электромотором. Ямобуры мощностью 2,2 кВт подключаются к сети 220 В, а 4 киловатта — к питанию 380 V и комплектуются бензиновым движком. Глубина бурения у обеих моделей 5 м, а диаметры скважин в первом случае <250 мм, в другом — до 500. Отличается и вес: 210 и 270 кг.

Легкое самоходное оборудование

Обладает большей мощностью привода и монтируется на шасси грузовика. Это позволяет перемещаться на дальние расстояния и производить работы непосредственно с платформы автомобиля. При желании бурильные станки можно снять с базового грузовика и использовать в наземном варианте.

Отличительные признаки легких самоходок:

  • высокая скорость проходки скважин;
  • возможность выполнения работ промышленного значения;
  • мобильность при весе до 1 т.

Станки способны бурить стволы для водозаборных нужд, геологоразведочных изысканий и буронабивных свай в любых местах. Для повышения проходимости буровой установки ее устанавливают на гусеничные шасси. Присутствие в комплекте мачты облегает спуско-подъемные операции.

Буровое оборудование ЛБУ

Устанавливается на автомобили КамАЗ, ЗИЛ, УРАЛ. Это универсальное и высокопроизводительное оборудование, позволяющее бурить скважины диаметром до 850 мм глубиной <200 м. Установка способна пробить выработку в породах любой крепости.

Удаленные горизонты достигаются этой техникой с помощью инструмента для ударно-канатного, колонкового и других видов бурения с продувкой сжатым воздухом или промывкой водой. Конструкция самоходной машины предусматривает вдавливание обсадных труб.

Возможности ЛБУ-50 в части шнекового бурения:

  • строительство скважин диаметром до 500 мм;
  • проходка шурфов с предельным Ø85 см;
  • максимальная глубина изготовленных стволов 50 м.
Буровая установка

Самоходная буровая установка .

Оборудование ЛБУ приводится в действие от силовой установки базовой машины. Предприятие Геомаш, расположенное в Курской области, изготавливает механизмы для бурения с закреплением на шасси КамАЗ. Направления использования техники охватывают все сферы, связанные с проходкой скважин: геолого- и сейсморазведка, строительство, взрывные работы при добыче полезных ископаемых, сооружение водозаборов.

Этапы проведения работ

Бурение планируют на основании предварительной геологической информации, позволяющей оценить возможность применения шнекового способа проходки выработки. Подготовку начинают с обустройства площадки.

Этапы строительства скважин:

  1. Сооружение котлована для размещения поднятого из недр разрушенного грунта выполняется в 1 м от устья заложенной выработки. Размеры ямы определяют из условия, что на проходку 10 м ствола потребуется 1 м³ объема. Осуществляется это с целью обеспечения свободного доступа к буровой установке.
  2. Монтаж оборудования на точку забуривания: в зависимости от модели станка копают углубление 40х40х40 см, чтобы исключить отклонение бура от оси скважины. Другой вариант — жесткая фиксация посредством направляющих. Шасси выставляется на дополнительные опоры.
  3. Начало работы: во вращательную трубу вкладывается шнековый снаряд и фиксируется скобами. В нижнюю часть бура длиной 1-3 м крепится долото или резец из 2-3 перьев, предназначенных для разрушения породы.
  4. Бурение — после полного вкручивания снаряда в массив его немного приподнимают и ставят на место. Прием позволяет избежать залипания бура в породе. Если перерыв продолжительный, шнек вынимается полностью, под него подкладывается швеллер. Для наращивания колонны скоба выбивается, устанавливается и фиксируется дополнительная секция. Вместо скрепления хомутом часто используют резьбовое соединение.
  5. Уборка шлама: с каждым извлечением снаряда разрушенный грунт из скважины удаляется в котлован.

С достижением нужной глубины бурение прекращается. Колонна поднимается с таким расчетом, чтобы верхняя секция вышла из скважины совсем, а следующая — на 10% длины. Колонна фиксируется подкладыванием швеллера, шнек демонтируется и присоединение восстанавливается. Операция выполняется до извлечения долота.

В последнюю очередь устанавливается обсадочная труба: прикрепляется к подъемному блоку и погружается в выработку до нижнего положения. Затем приваривается следующий отрезок, и опускание продолжается до нужной отметки.

Это интересно
Adblock
detector