Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Когда применяется метод

Бурение роторным способом используется когда разрабатываются полускальные и скальные грунты для устройства скважин глубиной до ста пятидесяти метров. Для успешного бурения скал необходимо правильно подобрать бурильный инструмент – долото и утяжеленные трубы. По словам специалистов, для эффективной работы роторное бурение следует применять, если соблюдаются такие условия:

  • Изучение гидрогеологического разреза участка проведено достаточно подробно.
  • Известно, что почва состоит из скальных пород.
  • Есть данные об уровне залегания водоносной жилы.
  • Имеется хороший напор подземной воды.
  • Есть возможность постоянной доставки промывочной жидкости.

Стационарное и мобильное буровое оборудование

Используя полноразмерную стационарную буровую установку, можно получать скважины глубиной до 10 км, достигающие 70 см в диаметре. Чаще всего стационарное буровое оборудование такого рода применяется для проходки эксплуатационных скважин, однако в отдельных случаях может использоваться и для разведки глубоко залегающих месторождений.

Мини буровая установка на самоходной платформе ориентирована по большей части на разведку, так как ей не под силу преодолеть полуторакилометровый предел глубины. А вот что касается диаметра скважины, то он лишь немногим уступает стационарным установкам.

Плюсы и минусы метода

Среди бурильных методов водозаборных скважин роторный способ считается одним из популярных. Такая методика распространена по всему миру.

К достоинствам относится следующее:

  1. Габариты. Вся конструкция для роторного бурения занимает мало места.
  2. Возможность перевозки оборудования. Благодаря небольшим размерам установку можно размещать на специальных платформах для дальнейшего перемещения.
  3. Универсальность. Роторный тип бурения можно применять при более широком спектре условий, чем ударную технологию, поскольку возможно использование многих насадок. За счет этого получится обрабатывать любые типы грунтовых слоев.
  4. Быстрота. Благодаря особенностям бурения вращательным способом производительность труда намного выше, чем ударным методом.

Но имеются и некоторые недостатки. Проблемы могут возникать следующие:

  1. Когда почва промерзает, это препятствует бурению роторным методом. В таком случае лучше всего воспользоваться ударной методикой, которая подходит и для работ в зимних условиях.
  2. Глинистость раствора. Она провоцирует появление трудностей во время изучения слоев.
  3. Изменение мощности. Значение зависит от показателей ротора, достаточно уязвимой детали во всей конструкции.

Комплект бурового оборудования

Оборудование для бурения скважин с применением роторного вращателя включает в себя буровую вышку и буровой снаряд.

Буровая вышка включает в себя:

  • двигатель;
  • вращатель роторного типа;
  • насосы поршневого типа;
  • вертлюг для подачи промывочного раствора;
  • талевая система;
  • очистное оборудование для промывочной жидкости.

Талевая система состоит из кронблока и крюка. Очистная система — из приёмного бака, гидроциклона (вращающийся элемент для разделения жидких субстанций), вибросита и желобов.

При стационарном размещении буровое оборудование может располагаться на площадке произвольно, главное соблюсти технический регламент. В случае с мобильными установками все элементы, кроме очистной системы, располагаются на передвижной платформе — прицепе или раме грузового авто.

Буровой снаряд включает в себя:

  • долото буровое;
  • ведущая штанга;
  • трубы с износостойкими муфтовыми соединениями на концах;
  • муфты и переходники;
  • вертлюг.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

В зависимости от типа разбуриваемой породы и глубины проходки могут применяться стандартные или утяжелённые бурильные трубы.

Принцип осуществления роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, принцип работы роторного оборудования довольно сложен. Сам ротор приводится в действие за счет приводного вала, который передает вращение от электродвигателя. Иногда используется двигатель внутреннего сгорания.

Само вращение принимают ведущие вкладыши ведущих вкладышей. Их сечение полностью аналогично сечению верхней рабочей трубы, которое по своей форме может быть абсолютно разным.

Основой для бурильной колонны являются специальные трубы. Именно между ними и породоразрушающим инструментом монтируются УБТ – утяжелённые бурильные трубы. За счет их огромного веса на долото оказывается достаточная для эффективной работы нагрузка.

Верхняя часть рабочей трубы подсоединяется к вертлюгу. По этой системе подается промывочная жидкость, которая попадает на забой через насадки долота – она нужна для поддержания работоспособности всей роторной бурильной установки.

Подъем или спуск обеспечивают свечи – несколько бурильных труб с длиной от 25 до 50 метров. Под действием нагрузки, которую обеспечивают утяжеленные бурильные трубы, долото и разрушает породу. За счет регулярно поступающей жидкости инструмент охлаждается, а параллельно с этим забой прочищается от шлама. Жидкость используют повторно после её очистки.

Проходка выработки для водозабора непрерывным вращением бурового снаряда заключается в разрушении горных пород на забое скважины долотом, присоединенным к колонне, вращающейся вокруг оси ствола ротором. Удаление шлама и охлаждение режущего инструмента осуществляются жидкостью или сжатым воздухом.

Порядок работы оборудования:

  1. Вращатель приводится в действие двигателем электрическим или внутреннего сгорания.
  2. Усилие от вала принимают ведущие вкладыши, расположенные по контуру верхней рабочей трубы, они же передают крутящий момент на колонну.
  3. Давление разрушающего инструмента на забой передается по звеньям сборки. За счет массы конструкции создается нагрузка, достаточная для резания породы.
  4. Буровой шлам удаляется из скважины промывочной жидкостью, которая одновременно охлаждает дробящий инструмент. Раствор после очистки используется вновь.

По мере износа долота его заменяют новым, для этого колонна по секциям извлекается из выработки. Длина свечи, вытаскиваемой за один прием, зависит от высоты подвески кронблока и составляет 25-50 м.

Схема роторного бурение скважины.

В основе технологии роторного бурения скважин лежит грузовой автомобиль, на котором установлен подъемник, а также вышка. Это позволяет поднимать/опускать ствол подъемного механизма бурильной колонны. Всем этим движет электрический привод либо мотор внутреннего сгорания автомобиля. Благодаря открытию заслонки подачи топлива, есть возможность регулировать количество оборотов вращающегося механизма.

Энергия двигателя передается ротору, который преобразует ее в энергию вращения бура. Труба ротора использует ведущий момент и начинает вращаться в заданном направлении. Основная часть ведущей трубы является разъемной, что позволяет увеличивать ее длину, постепенно углубляясь в скважину. Соединение осуществляется за счет муфт.

Вращение передается на керн, который работает по принципу раздробления горной породы. Режущая коронка может быть изготовлена из алмазных сплавов, композитных материалов и других твердосплавных веществ. Конструкция кромок тоже может отличаться.

Благодаря распределенному весу утяжеляющей трубы, усилие создается непосредственно на долото, что является особенностью роторной установки. В связи с этим распределенная сила тяжести растягивает подвешенную буровую колонну, не позволяя ей разрушаться под нагрузкой. Через вертлюг (систему очистки жидкостью) подается промывочная жидкость. Она попадает на режущие элементы долота.

Продукты бурения удаляются при помощи решетчатых, вибрационных и инерционных фильтров, что зависит от конструкции установки.

Есть разновидности, которые способны очищаться посредством подачи сжатого воздуха.

Технологический процесс

Сердцем буровой установки является роторный вращатель, так как именно он приводит в движение бурильную колонну, а через неё опосредованно и породорарзрушающий инструмент. Сам же ротор приводится в действие ДВС или электромотором. Передача вращающего усилия осуществляется через вал. Таким образом передаваемое от двигателя усилие преобразуется во вращение ротора.

Погружаемая в грунт колонна состоит из множества труб, соединённых при помощи муфт. Их массы обычно хватает для подачи достаточной вертикальной нагрузки на породоразрушающий инструмент. Если буровое долото проворачивается вхолостую, в ход идут УБТ — утяжелённые бурильные трубы.

Вращаясь, долото дробит породу, выделяя при этом большое количество тепла. С повышением температуры данного инструмента уменьшается его износостойкость, поэтому долото необходимо постоянно охлаждать. Для этих целей используется промывочная жидкость. Она же освобождает скважину от раздробленной и измельчённой породы, вытесняя её через так называемое кольцевое пространство — пустую полость между внешней поверхностью бурильной колонны и внутренними стенками скважины. После прохождения сквозь очистную систему данная жидкость снова отправляется в забой.

По достижении определённой глубины скважину укрепляют обсадной колонной. Если этого не сделать, скважина будет подвержена просачиванию грунтовых вод и обрушению стенок. Кольцевое пространство заполняется цементом. Когда раствор затвердевает, проходку продолжают, но уже с долотом меньшего диаметра.

Обсадные трубы

Пересекаемые скважиной породы частично укрепляются за счет применения глинистого раствора, но полноценное предотвращение осыпания стенок выработки достигается их обсадкой стальными трубами. Закончив бурение в заданном интервале, проходку скважины приостанавливают для монтажа обсадной колонны. Ближайшая к поверхности часть конструкции называется кондуктором.

При укреплении стенок выработки придерживаются следующих правил:

  • диаметр обсадной трубы должен быть меньше сечения выработки: колонна опускается в скважину свободно;
  • глубина, начиная с которой делают перерыв в бурении для установки обсадной крепи, находится в пределах 30-600 м;
  • стенки водозаборных выработок обсаживают цельнотянутыми трубами длиной 6-13 м, для изготовления кондуктора используют сварные стояки Ø426-478 мм;
  • затрубное пространство заполняется цементной тампонажной смесью.

В сложных геологических условиях устанавливают несколько обсадных колонн разного диаметра. Трубы меньшего размера располагаются в глубоких горизонтах.

Обсадные трубы

Разумеется, нельзя просто пробурить скважину и оставить её без малейших укрепляющих конструкций. Грунт – довольно неустойчивая субстанция, способная менять свое положение. Именно поэтому риск обрушения забоя довольно велик.

Чтобы этого не произошло, на некотором расстоянии от поверхности в бурении делается перерыв, во время которого устанавливается обсадная колонна. За счет неё исключается осыпание стенок или же завала пробуренного пути, а также препятствует проникновению воды. Самая первая колонна часто называется кондуктором и она позволяет осуществить перекрытие неустойчивых пород, тем самым придавая надежности пробуренной скважины.

Как правило, такую колону ставят не ранее отметки 30 м, и не позже отметки 600 м. Если скважина нефтяная, то обсадные конструкции устанавливаются с как можно меньшим расстоянием до поверхности.

Роторный способ бурения применяется для многих типов грунта, потому, при установке колон приходится ориентироваться на текущие геологические условия. Так, иногда возникает необходимость использовать сразу нескольких обсадных колон для повышения надежности забоя. Чем меньше диаметр трубы, тем глубже она опускается. Очевидно, что самая небольшая по диаметру будет находиться глубже всех остальных.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Наиболее глубокая колонна – эксплуатационная, перфорируется снизу. Через эти отверстия нефтяная, газовая или водяная масса в неё и поступает.

Пересекаемые скважиной породы частично укрепляются за счет применения глинистого раствора, но полноценное предотвращение осыпания стенок выработки достигается их обсадкой стальными трубами. Закончив бурение в заданном интервале, проходку скважины приостанавливают для монтажа обсадной колонны. Ближайшая к поверхности часть конструкции называется кондуктором.

Роторный способ бурения скважин предполагает установку обсадных колонн. Это процесс предполагает монтаж емкостей в виде труб, толщина стенок которых защищает грунт от движения. Именно это спасает скважину от обрушения, позволяя пользоваться долгие годы водой на собственном участке. Глубина залегания обсадной части трубы индивидуальна и зачастую зависит от предварительной геологоразведки.

В среднем, для центральной части России, глубина установки металлической обсадной трубы фиксирована значением от 15 до 30 м включительно.

Предпочтительно использовать сразу несколько обсадных труб. В случае с водой, сначала устанавливается металлическая труба большего диаметра, которая защищает движения земной коры на глубине до 30 м, и только потом сквозь нее, с учетом уменьшения общего диаметра скважины, устанавливается пластиковая труба, составные части которой скручиваются по резьбе.

В то же время, диаметр обсадной части рассчитывается индивидуально с учетом установки насоса для колодцев. Рекомендуют, чтобы насос в скважине располагался ровно по вертикали, чтобы вокруг него было свободное пространство по 2-3 см.

Смена породоразрушающего инструмента

Несмотря на тщательно просчитанную геометрию лопастей и армирование твёрдыми сплавами, долото буровое всегда будет самым изнашиваемым инструментом роторной буровой установки. Его регулярная замена — неотъемлемая составляющая рабочего процесса. Для этих целей используются так называемые «свечи» — блоки из нескольких труб.

Расчет стоимости

Итак, человек решил произвести бурение у себя на дачном участке с помощью именно роторного метода. Делается это достаточно легко. Однако всегда стоит помнить об издержках, которые будут сопровождать данную работу. В действительности этот метод бурения не является самым дешевым.

При расчете расходов для бурения скважины, необходимо учесть расходы на фильтры.

  1. Стоимость полипропиленовых труб, которые делаются либо из металла, либо из пластика;
  2. Обустройство рабочей площадки как необходимая мера проведения работ, связанных с бурением скважин под воду.
  3. Транспортировка буровой установки к объекту проведения работ. Здесь стоимость может быть самой разнообразной. Все напрямую зависит от габаритных размеров роторной системы. Зачастую для транспортировки бывает достаточно полугрузового автомобиля.
  4. Непосредственно бурение, которое никогда не отличалось низкой стоимостью;
  5. Стоимость фильтров. Стоит учитывать тот факт, что при бурении скважин обязательно нужно использовать фильтры глубокой очистки воды, чтобы на выходе получалась чистая вода. Для этого используются самые разнообразные фильтры. Они могут удерживать только механические частицы, которые содержатся в воде, а также устранять другие химикаты. В зависимости от этого в разных скважинах используется определенное количество фильтров той или иной очистки.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Прокладка газопровода к частному дому методы оборудование требования

Именно по этим данным и формируется окончательная смета проведения всех работ, связанных с бурением скважины роторным способом. Как понятно, здесь нет ничего особенного. После подсчета можно уже делать непосредственные выводы о целесообразности проведения работ, связанных с бурением.

Области применения роторного бурения

Ротор-бурение имеет два варианта произведения водозабора:

  • С прямым водотоком;
  • С обратной подачей (обратный водоток).

Первый способ применяется в песчаных, скальных и текучих грунтах, имеющих глубину залегания водоносных горизонтов не более 500 метров.

При данной системе водозабора промывочный раствор проходит по отстойнику к шлангам, а затем попадает в забой. Раствор с выработанной породой движется под давлением между внутренней поверхностью источника и трубами для бурения вверх, и, в конечном счете, попадает в отстойник.

Ротор-бурение работает по принципу раздробления породы в области вращения оси устройства, при этом создается большая вертикальная нагрузка под массой бурового снаряда. На начальных этапах используют долото большого размера, работа которого обеспечивает ротором, что в свою очередь работает за счет двигателя.

Рабочая часть - долото

Рабочая часть — долото

После завершения бурения устанавливается стальная обсадная труба. Далее используют долото меньших размеров, и, соответственно, меньших размеров обсадную трубу. Такое бурение продолжается вплоть до водоносного слоя. На нефтяных скважинах использую похожий алгоритм работы.

Роторные буровые установки в работе с прямым водотоком имеют неоспоримое преимущество в том, что вся работа делается без крепления скважины вплоть до сотни метров. Впрочем, из-за этого в водоносные слои время от времени может попадать глина, что, в конечном счете, скажется на производительности пробуренного источника.

Ротор-бурение с обратной подачей имеет похожую схему работы. Для данного вида бурения промывочным раствором делают обыкновенную чистую воду. Вода закачивается в пространство между стенками водозабора и установленной буровой колонной.

Далее вода через долото, имеющие специальное отверстие, с помощью насоса поднимается по трубам колонны и закачивается в отстойник. Добыча воды из необходимой скважины производится вращательным глубинным насосом. Преимущества данного метода следующие:

  • Ротор-бурение такого вида осуществляется в 10-15 раз быстрее, чем при прямой промывке;
  • Водоносный пласт не подвергается глинизации;
  • Необходимо небольшое количество обсадных труб;
  • Управляемые параметры скважин: можно создавать как большого диаметра скважины, так и маленького;
  • Роторы буровых установок по такому методу могут работать на нефтяных скважинах.

Рекомендуется использовать роторные буровые установки в местах с хорошо изученной гидрогеологией.к меню ↑

Описанное в статье буровое оборудование может быть использовано для проходки скважин любых назначений как с отбором керна, так и без него. Оптимальным выбором для серийного бурения разведывательных скважин являются мини буровые установки, смонтированные на прицеп или в кузов грузового авто.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

За последние 10 лет сфера применения роторных буровых установок существенно расширилась. Тому есть две причины: разработка и внедрение струйных шарошечных долот; появление мощных компрессоров и использование сжатого воздуха для очистки скважин от шлама. Но на этом развитие роторного бурения не останавливается: разработки в данной области ведутся постоянно.

Отличительные особенности

Что касается особенностей, то современные роторные установки представляют собой грузовой автомобиль, на котором располагается бур. Это не только добавляет маневренности, но и позволяет обслуживать самые отдаленные участки, дачные и частные комплексы. Бурение вращательным роторным способом является самым эффективным на сегодняшний день, что позволяет пробивать самые плотные слои грунта.

Возможность роторного бурения на большую глубину определяется наборной длиной бура. При помощи таких установок можно бурить скважины на известняк, которые являются самыми экологически чистыми и не требующими дополнительной фильтрации в некоторых случаях. Такие скважины располагаются на глубине от 80 м. Некоторые из них приравниваются к артезианским (больше информации о глубине залегания вод для скважины найдете в специальной статье).

Что касается особенностей, то современные роторные установки представляют собой грузовой автомобиль, на котором располагается бур.

Это не только добавляет маневренности, но и позволяет обслуживать самые отдаленные участки, дачные и частные комплексы.

Бурение вращательным роторным способом является самым эффективным на сегодняшний день, что позволяет пробивать самые плотные слои грунта.

Возможность роторного бурения на большую глубину определяется наборной длиной бура.

При помощи таких установок можно бурить скважины на известняк, которые являются самыми экологически чистыми и не требующими дополнительной фильтрации в некоторых случаях. Такие скважины располагаются на глубине от 80 м.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Некоторые из них приравниваются к артезианским (больше информации о глубине залегания вод для скважины найдете в специальной статье).

Говоря об оборудовании для роторных бурильных установок, следует выделить саму вышку. Вышка обязательно имеет привод.

Если мы берем в расчет мобильные установки, то в качестве двигателя выступает автомобильный мотор.

Кроме прочего, в конструкцию входит напорная магистраль, предназначенная для непосредственного бурения, подъемное оборудование, система промывающей жидкости вертлюг, насосы и прочее узлы.

Что касается преимуществ технологии роторного бурения, то здесь выделяю следующее:

  1. Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудованияВысокая скорость работы. Скважина до 100 метров может быть пробурена за 2-3 дня. Лучше бурить неплотный грунт, поскольку он меньше изнашивает инструмент, позволяет повысить эффективность работы и снизить сроки сдачи объекта.
  2. Универсальность. Здесь снова затрагивается возможность бурить разные породы грунта. Это позволяет создавать скважины, предназначенные для забора технической воды, например, неглубокие, а также артезианские, когда приходится бурить “на известняк”. Помощью для работы роторной установки может стать глинистый раствор. Он используется в вопросах промывки скважин.
  3. Размер. Благодаря тому, что установка помещается на грузовой автомобиль, ее можно доставлять в самые разные уголки, даже по непроходимым дорогам. Есть возможность подъезда в труднодоступные места, что актуально при бурении на территории частных участков. Все это добавляет мобильности, позволяя быстро раскладываться на новом объекте и сразу приступать к выполнению задачи.

osobennosti-i-glubina-izvlecheniya-v-raznyh-tipah-skvazhin.jpg

Среди недостатков можно выделить необходимость тщательной подготовки к каждому роторному бурению. То есть, нужна геологоразведка, поскольку в зависимости от породы грунта необходимо подбирать специальное оборудование, которое применяется для породоразрушения, иначе долото может выйти из строя.

  • Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудованияСреди прочих недостатков нужно выделить сложность бурения в зимний период времени.
  • Бурильная установка может быть разрушена под действием замерзшего грунта (рекомендации о том, в какое время года лучше всего бурить скважину, а также преимущества и недостатки каждого сезона для начала бурительных работ, найдете в нашем специальном материале).
  • Что касается мощности, то здесь все зависит от роторной части.

Использование скважин в качестве автономного источника питьевой воды довольно старый и проверенный способ. Наряду с традиционными, порой дорогостоящими технологиями, метод гидробурения можно заслужено назвать экономным и универсальным.

Популярные способы бурения скважин рассмотрены в другой нашей статье.

Этот достаточно простой способ пробить скважину имеет некоторые нюансы, игнорирование которыми может свести на нет все ваши старания. Суть его заключается в комплексном подходе.

Здесь сочетаются два основных процесса – это непосредственное разрушение пород буровым инструментом и вымывание наружу выбуренных фрагментов грунта рабочей жидкостью. То есть, на породу оказывается воздействие бур и давление воды.

Необходимую для погружения в грунт нагрузку дает вес колонны буровых штанг и специальная буровая оснастка, закачивающая промывочную жидкость в тело образующейся скважины.

Промывочный раствор является смесью мельчайших частиц глины и воды. Затворяют ее в консистенции слегка гуще, чем чистая вода. Из приямка буровой раствор забирает мотопомпа и под давлением направляет в скважинный ствол.

Как выполнить гидробурение скважин своими руками

Простота метода гидробурения, доступность технологии и быстрота исполнения сделали его таким популярным в среде самостоятельных владельцев загородных участков

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Вода в схеме гидробурения выполняет одновременно несколько функций:

  • вымывает выбуренные частички разрушенного грунта;
  • выносит вместе с течением отвал на поверхность;
  • охлаждает рабочие поверхности бурильного инструмента;
  • при движении шлифует внутреннюю поверхность скважины;
  • укрепляет не закрепленные обсадкой стенки скважины, уменьшая риск обрушения и заполнения отвалом ствола.

По мере заглубления буровую колонну наращивают штангами – отрезками ВГП трубы длиной по 1,2 – 1,5 м, Ø 50 – 80 мм. Количество наращенных штанг зависит от глубины залегания водоноса. Ее можно заранее определить в ходе опороса соседей на предмет отметки зеркала воды в их скважинах или колодцах.

Предположительную глубину будущей скважины делят на длину одной штанги, чтобы вычислить, сколько штук надо приготовить для работы. На обоих краях каждой штанги необходимо сделать резьбу для свинчивания рабочей колонны.

Одну сторону надо оснастить муфтой, которую желательно приварить к штанге, чтобы не развинчивалась в стволе.

Схема и принцип действия гидробурения скважины

Технология гидробурения позволяет устроить источник технической воды на даче без привлечения буровой бригады

На практике гидробурение в чистом виде применяют редко, потому что нужен большой напор воды. Также тяжело бурить плотные глинистые слои. Чаще производят гидробурение с забурником.

Этот метод чем-то похож на роторное бурение, но без ротора. Для лучшей центровки скважины и легкого преодоления плотных участков используют лепестковую или конусообразную форму бура.

Гидробурение не подходит для проходки по скальным и полускальным грунтам. Если осадочные породы в регионе бурения представлены щебнем, галечником, песками с большим включением валунов, от этого метода тоже придется отказаться.

Вымыть и поднять из скважины с помощью воды увесистых камни и обломки тяжелых пород технически невозможно.

Скорость проходки

Добавление в рабочую жидкость абразива увеличивает скорость проходки за счет усиления разрушающего действия

Преимущества и недостатки

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Среди прочих недостатков нужно выделить сложность бурения в зимний период времени.

Бурильная установка может быть разрушена под действием замерзшего грунта (рекомендации о том, в какое время года лучше всего бурить скважину, а также преимущества и недостатки каждого сезона для начала бурительных работ, найдете в нашем специальном материале).

Что касается мощности, то здесь все зависит от роторной части.

Технология гидробурения на воду в народе получила популярность сравнительно недавно, поэтому имеет много неверных толкований. Во-первых, является ошибочным представление о том, что метод годится только для небольших скважин. Это не так.

При желании и соответствующем техническом обеспечении гидробурением можно бить скважины более 250 метров. Но наиболее распространенная глубина бытовых скважин составляет 15-35 метров.

Мнение о большой стоимости метода также не подтверждается расчетами. Хорошая скорость работ снижает финансовые затраты.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

К явным преимуществам метода так же можно отнести:

  • компактность оборудования;
  • возможность бурения на крайне ограниченной площадке;
  • минимум технологических операций;
  • высокая скорость работ, до 10 м в день;
  • безопасность для ландшафта и экологического баланса;
  • возможность собственноручного бурения;
  • минимальная стоимость.

Пожалуй, самым весомым плюсом гидробурения все-таки является возможность вести бурение на благоустроенных территориях без существенных эстетических неприятностей.

МБУ требует мало места

Технология гидробурения на станке МБУ позволяет провести цикл работ на небольшой площадке и не нарушает благоустройство участка

Преимущества гидробурения становятся также очень явными, если сравнить его с технологией сухого бурения, где необходимо постоянно доставать из ствола для очистки рабочий инструмент и загружать его снова.

Больше всего эта технология приспособлена для работы с  мелкообломочными осадочными грунтами, которые легче всего извлекать из скважины с помощью желонки. А буровой раствор позволяет обойтись без желонирования.

Конечно, для хорошего результата предприятия надо приобрести соответствующие средства механизации, потому что одним самодельным буром, даже на малых глубинах, не обойтись.

Пошаговый разбор работ

Основная особенность работы таких буровых установок заключается в том, что необходимо использование рамной или же решетчатой вышки. Она нужна для закрепления подъемного оборудования, а также других комплектующих оборудования. С её помощью можно опускать и поднимать в шахту скважины детали бурильной колонны.

Установка может иметь двигатель, работающий на электричестве или внутреннего сгорания. Отлично может подойти двигатель ДВС, на котором обустроено оборудование. Для того чтобы передавать вращательные движения от двигателя к ротору, устанавливается привод. Также он может выполнять задачу по изменению диапазона оборотов.

Ведущая труба, которая воспринимает крутящий момент от ротора, характеризуется тем, что сохраняет функцию перемещаться беспрепятственно по направлению оси. На оси стола предусмотрено наличие отверстия, может демонтироваться. Её также можно заменить на трубы различного типа. Такая деталь получила название рабочего вкладыша.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Отдельные трубы составляют бурильную колонну. Они соединяются с ведущей трубой. Также предусмотрено соединение их между собой с помощью разъемных муфт. Вращательные движения по трубам передаются на долото. Затем долото вращательными движениями с помощью рабочих кромок воздействует на грунт, разрушая его.

Характерно, что долото может иметь несколько типов рабочих установок. На него можно устанавливать алмазные, изготовленные из твердых сплавов, а также композитных материалов. Также существует несколько типов, различных по форме кромок – с шарошками или режущая. Это требуется для максимально удобной работы в условиях различных пород грунтов.

Осевое усилие от ротора не воспринимается буровой колонной. Чтобы не допустить появление изгиба труб, из которых делается колонна, её нужно держать в растянутом положении. Необходимо, чтобы было давление на зону забоя от рабочих органов. Над долотом создается усилие, которое достигается благодаря высокой массе труб, используемых специально для увеличения массы.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Водяной насос Калибр устройство обзор моделей отзывы

Приводной вал, который располагается сверху, подвешивают к талевой системе с использованием вертлюга. Он также используется, чтобы добиться свободного вращения груза. По вертлюгу и полые трубы, расположенные в буровой колонне к соплам долота, нужно подавать жидкость для промывки.

Когда жидкость попадает на поверхность, она переходит к процессу очистки. Из нее удаляются буровые продукты. Это осуществляется при использовании фильтров различного типа.

После того как насосы пройдут очистку, сюда нужно снова закачать жидкость. Достаточно часто используются ступенчатые поршневые насосы. Роторное бурение скважин в условиях различных типов пород, а также на разных ресурсах, нужно использовать разные виды жидкостей для промывки. Если делаем отверстие в скалистой почве, можно использовать обычную воду. Но в условиях рыхлых, требуется сделать раствор воды и глины. Иногда можно продуть, используя воздух.

Стандартный тип работ по гидробурению выполняется посредством малогабаритных установок. Для собственного участка — это замечательное решение и оптимальный способ своими силами добыть воду.

Поставлять рабочую жидкость в скважинный ствол необходимо со значительным напором, а для этого необходим насос или мотопомпа для загрязненных жидкостей.

Иногда для увеличения пробойной силы в рабочий раствор добавляют дробь или крупный песок. Для дробления крупной гальки, которая может встретиться в песчаных слоях, пригодятся шарошечные и резцовые долота.

Буровые инструменты для гидробурения

Если при бурении скважин или строительстве колодцев на соседских участках встречались валуны или крупная галька, стартовую штангу необходимо оснастить усиленным буром – долотом. Инструмент должен быть закреплен так на штанге, чтобы не мешал поставки воды в ствол

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Наиболее востребованы у потребителя для целей гидробурения специальные малогабаритные установки МБУ. Это агрегат с высотой 3 м и диаметром 1 м.

В состав этой сборной конструкции включены:

  • металлическая рама разборного типа;
  • инструмент для бурения;
  • лебедка;
  • двигатель, передающий усилие на бур;
  • вертлюг, часть контура для скользящего крепления деталей;
  • водяная мотопомпа для обеспечения давления в системе;
  • разведочный или лепестковый бур;
  • буровые штанги для формирования колонны;
  • шланги для подачи воды к вертлюгу от мотопомпы;
  • блок управления.

В числе необходимого оборудования также желательно иметь преобразователь тока. Он нужен, чтобы энергообеспечение процесса было стабильным. Еще обязательно нужна лебедка на поднятие/спуск обсадных и наборных труб.

При выборе мотопомпы лучше остановиться на более мощном аппарате, так как предполагаются большие нагрузки. Для гидробурения понадобиться еще и такой сантехнический инструмент, как трубный ключ, ручной зажим, пересадочная вилка.

Процесс гидробурения с самого начала и до конца работ включает постоянный круговорот рабочей жидкости. С помощью насоса водная суспензия с размытым грунтом выходит из скважины, поступает прямо в приямок и после осаждения взвеси снова подается в скважину.

Кроме такого порядка возможно проводить гидробурение неглубоких скважин на воду, не применяя приямка. Такой способ не требует наличия углубления для отстаивания рабочего раствора, экономит время и дает возможность бурить скважину даже в гаражах и подвалах.

Без приямка

Если рядом с участком есть заброшенный пруд, то можно также обойтись без устройства зумфов – приямков. К качеству поставляемой в скважину воды не предъявляются особые требования

Для гидробурения подбирается мотопомпа, способная перекачивать сильно загрязненную воду. Желательно купить агрегат с напором 26 м, давлением 2,6 атм и производительностью от 20 м3/ч.

Более мощная помпа гарантирует быстрое, беспроблемное бурение и лучшую промывку скважины. Для качественного бурения важно, чтобы из скважины всегда шел хороший поток воды.

Технология гидробурения очень специфическая, потому требует правильного соблюдения этапов работ. Необходимо подготовить бурильное оборудование, заготовить раствор для промывки, подготовить обсадную трубу. Затем следует сборка установки и начало бурения.

Обсадная колонна наращивается по мере прохождения скважины для укрепления стенок. Обсадка нужна, чтобы в ствол не осыпался рыхлый песок, не попадала залегающая рядом со стволом галька, не “выпирал” разбухший от воды суглинок или супесь.

Бурение прекращается при появлении водоносного слоя. Все процессы гидробурения имеют некоторые нюансы, знание которых приходит только с практическим опытом.

Для успеха всего мероприятия большое значение имеет поиск воды и хотя бы примерное определение глубины залегания водоносного слоя на участке.

Если в результате опроса соседей получить эти сведения не удалось, узнать их можно в местной буровой или строительной организации, проводившей работы недалеко от запланированного к бурению участка.

Как правило, первые насыщенные водой слои размещаются на первых 1,5 – 6 м скважины. В народе подобные водонасыщенные пласты называют верховодкой.

Водоносные горизонты

Водоносные горизонты, приуроченные к обломочным и глинистым осадочным отложениям, залегают относительно горизонтальными пластами. Потому определить примерную глубину водоноса на собственном участке можно по уровню зеркала воды в скважинах и колодцах соседей

Верховодка не относится к горизонтам питьевой категории, дает воду с техническими характеристиками из-за традиционного загрязнения бытовыми стоками и пролитыми на землю маслами, жидкостями, содержащими продукты переработки нефти.

Если интересует более чистая вода, бурить придется до 15 – 25 м. На этой глубине шансы получить живительную влагу с питьевым статусом равны примерно 70 %, если сверху их перекрывает водонепроницаемый суглинистый или супесчаный горизонт.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Нижележащие водоносные слои с глубиной 25-50 м и более на 90% гарантируют наличие качественной питьевой воды.

Гидробурением легко получить скважину 10-30 м и более. В этом случае имеем простой процесс бурения и легкую установку обсадных труб. Специалисты рекомендуют делать разведочное бурение буром 100 мм.

При положительных результатах на 10 м можно просто оставить в стволе буровую колонну с перфорированной стартовой штангой в качестве фильтра. Если вода оказалась глубже скважина разбуривается буром 200 мм и в нее заводится обсадная труба 116-125 с погружным насосом.

Как правило, водоносные пласты состоят из песка средней крупности и крупного, гравийных или щебенистых отложений. Это осадочные породы, части которых никак не связаны между собой.

У несвязных горных пород самые высокие фильтрационные качества. В их пределах вода свободно перемещается и просачивается в нижележащие слои.

В природном залегании несвязные обломочные грунты обычно чередуются с глинистыми отложениями: супесями и суглинками. Тонко-дисперсные частицы глинистых пород сцементированы, что препятствует свободному прохождению воды через них.

Они не пропускают и не впитывают воду, формируют своеобразные платформы – водоупоры для накопления воды.

Проходя плотные глинистые слои, бур идет медленнее, быстро проходит пески и другие обломочные породы. Упираясь в водоотталкивающий глинистый слой, подстилающий водоносный пласт, бурение несколько замедляется.

Штанги для скважины

Толщину водоносных и водоупорных слоев легко определить по количеству установленных во время бурения штанг

Если закачиваемую воду словно выдавливает из ствола выработки в количестве большим, чем перегонял насос, значит вскрыт водоносный слой. Бурение следует прекратить и выждать время, чтобы обеспечить суспензии возможность впитаться в грунт.

Можно ориентироваться на маячки приямка. Пока при бурении не вскрылся водоносный пласт, вода в приямке будет держаться на одном уровне. Если выработка углубилась в слой с подземной водой, объем воды в приямке увеличится.

Правильная подготовка места бурения избавит от заминок в процессе работы и будет способствовать хорошему результату, поскольку перерывы в методе с подачей раствора крайне нежелательны.

Полезное видео по теме

Избежать ошибок и мелких просчетов в гидробурении можно, не отступая от технологических принципов.

Чтобы еще больше снизить финансовые расходы при единичном гидробурении частной скважины можно не приобретать МБУ, а взять агрегат в аренду. Таким образом своими руками за очень короткое время вы получите собственный, бесплатный источник водоснабжения на долгие годы.

Шнековый способ обеспечивает высокие темпы бурения скважин. Разработка скважины и подача отработанного грунта от забоя к устью выработки происходит одновременно и непрерывно, что экономит и время, и усилия буровиков, и вложенные в проект средства. Поэтому метод шнекового бурения и пользуется популярностью.

Технология бурения скважины под воду: роторный способ

Ротором в технике называют подвижную часть механизма, передающую энергию вращения на рабочий инструмент. Процесс, при котором круговое оборачивание снаряда совмещается с осевым давлением на поверхность массива, называется роторное бурение. Таким способом проходят выработки различного назначения, включая скважины на воду.

Роторное бурение скважины на воду.

Потребность в воде человек чувствует ровно столько, сколько он существует. Еще с покон веков одним из основных источников ее добычи были, пускай и примитивные, но скважины, каковые на данный момент уже формируются с применением последних достижений науки и техники. Следовательно, и методы бурения скважин на данный момент намного отличаются от прошлых способов.

До сегодняшнего времени скважины не утратили актуальности , и сейчас они остаются незаменимыми атрибутами частных владений земли.

Разъясняется это тем, что в некотором замысле скважины выгоднее применять на своем участке, потому, что у них, в отличие от центрального водоснабжения, имеются такие преимущества, как:

  1. Возможность не зависеть от централизованной системы водопровода, следовательно, от ее аварий.
  2. При помощи скважины возможно добраться до самых глубоких недр, где находится артезианская вода, которая считается идеально чистой и нужной. Иначе говоря уровень качества питьевой воды многократно выше, чем в водопроводе.
  3. Скважина разрешает при помощи выбора определенной ее глубины, и подбора насосного оборудования, своими руками регулировать количество поступаемой воды в дом и на участок в целом.

Еще до начала создания данного источника воды на своем участке крайне важно верно подобрать метод бурения скважин. Наряду с этим факторов, воздействующих на предпочтение того либо иного способа, много. Это и разные геологические условия, и показатель глубины залегания водоносных слоев, и выбор ресурса для водозабора.

Обратите внимание! Выбор способа бурения источника для добычи воды будет кроме этого зависеть и от ее вида, и от яркого назначения. Существуют два основных типа: фильтровые либо песчаные (глубина образовывает до 35 м, а дебит – до 1 куб. м/час), глубокие на «известняк» либо артезианские (глубина может быть около более 100 м, а дебет образовывает до 100 куб. м/час).

Формирование скважин может происходить как механическими, так и ручными методами. Кроме этого такие способы подразделяются и по своей направленности.

Словом, благодаря появлению последних достижений науки и техники, выбрать имеется из чего, и по сей день любой обладатель участка легко может подобрать для себя хороший вариант и по цене, и по времени изготовления, и по назначению, и по другим нужным параметрам.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Обратите внимание! Ручной способ бурения, для которого не нужна дорогостоящая техника, используется по большей части для скважин с маленькой глубиной. Механический метод бурения требует привлечения дорогостоящей тяжелой техники и особенного оборудования. Данный метод используется для забоя артезианских источников, поскольку он разрешает достигнуть заглубленных водоносных горизонтов.

Чтобы не нарваться на непорядочного подрядчика, направляться еще до обращения в компанию, предоставляющую услуги по забою скважин, самостоятельно изучить как способы бурения, так и их особенности.

Так как, владея таковой информацией, возможность того, что хозяина участка какая-либо недобросовестная компания одурачит, предложив неподходящий метод, цена которого, кстати, еще будет и завышена, фактически сводится к нулю.

Механическое бурение производится при помощи применения насадок, сделанных из жёстких сплавов. Их располагают на буровом боеприпасе. Кроме этого для этого пригодится тяжелая техника.

Скважинам, выполненным данным методом, характерна высокая производительность и хорошее уровень качества воды. Такая категория метода бурения источников для добычи воды со своей стороны подразделяется на подтипы.

Так, к механическим способам возможно отнести следующие основные 3 вида, каковые используются в современной инженерной гидрогеологии:

  • механический роторный подтип;
  • колонковый подтип;
  • шнековый подтип.

Колонковое бурение скважин считается хорошим действенным вариантом из категории механического метода, при котором выработанный грунт представляет собой целостный стержень называющиеся «керн». Данный способ целесообразно использовать для забоя скважин с громадным показателем глубины (до 1000 м) на участках, где преобладают скальные породы.

Технология колонкового бурения скважин выполняется методом вращения бурового боеприпаса, у которого имеется высокопрочная насадка, имеющая вид алмазной коронки.

Кроме этих преимуществ у для того чтобы способа имеется еще пара важных плюсов:

  • хорошая скорость проходимости бура;
  • колонковым буровым установкам характерна компактность и хорошая маневренность;
  • благодаря тому, что разрушение породы происходит не сплошным способом забоя, а кольцевым методом, увеличивается КПД бурения.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Порядок переоформления договора на газ при смене собственника и обзор необходимых документов

Обратите внимание! По большей части колонковый тип используется с промывкой. Для этого уничтоженная порода, расположенная снаружи колонковой трубы, выносится на поверхность или водой, или глинистым раствором, который подается под большим давлением. Промывка раствором разрешает в неустойчивых грунтах укрепить стены скважины.

К минусам данного способа возможно отнести то, что при помощи него вероятно делать скважины лишь с маленьким (до 15-16 см) диаметром. Кроме этого при их формировании как раз таким методом износ буровых коронок происходит довольно-таки быстро.

Обратите внимание! Цена скважины, которая планируется создаваться при помощи колонкового способа (цена проходки 1 м.п. варьируется в диапазоне от 400 до 600 руб.), будет напрямую зависеть от глубины забоя и сложности породы на участке.

Технология роторного бурения скважин включает в себя использование долота, которое закрепляется на буровом боеприпасе, талантливого делать вращение. Он со своей стороны приводится в воздействие при помощи намерено встроенного приспособления называющиеся «ротор».

Данный способ бурения считается одним из самых производительных, поскольку разрешает достигать глубинных водоносных горизонтов, где находится чистейшая вода без разных соединений, а также и железа. Кроме этого бурение скважин роторным методом разрешает достигнуть большого стабильного дебита источника фактически на любых грунтах.

Пожалуй, к недостаткам для того чтобы способа возможно отнести большой расход и глины, и воды, каковые необходимы для изготовления промывочной смеси, и то, что при конкретно самой промывке ствола происходит попадание элементов глины в водоносный горизонт. Все это, конечно же, делает данный метод формирования скважины более трудоемким.

Помимо этого, зимой появляются определенные сложности при выборе данного метода. Это объяснимо тем, что в этом случае пригодится подогревать промывочную смесь, что сделать в таких объемах совсем непросто.

Обратите внимание! При формировании скважин механическим роторным способом цена проходки 1 м. п. будет составлять приблизительно 2 тыс. руб.

Таковой способ считается самым оптимальным для неглубоких источников на участках, где находятся сыпучие грунты. С применением шнекового варианта бурения, работы по формированию скважины для добычи питьевой воды выполняются достаточно быстро.

Причем, данный метод не требует найма высококвалифицированных рабочих и применения тяжелой особой техники. Вот из-за чего его обычно выбирают для водоносных источников как раз в частном земельном владении.

Все работы таким типом бурения выполняются с применением шнека. Это приспособление представляет собой стержень с лопастями и резцами. При помощи этих элементов и происходит удаление пород из скважинного канала.

У шнекового способа имеется дополнительные следующие преимущества:

  • обеспечение громадной механической скорости;
  • в ходе работ очистка забоя скважины происходит непрерывно, другими словами параллельно процессу разрушения пород;
  • имеется возможность в один момент с бурением проделывать и укладывать стены скважины из бетона либо стали, каковые нужны для удержания породы в целях предотвращения ее обрушения.

Скважины под воду представляют собой источники чистой воды, применяемой на земельных участках для хозяйственных нужд. Глубина залегания водоносного слоя, коэффициент твёрдости располагаемых послойно пород, необходимая степень чистоты вскрытия водоносного слоя – эти параметры обуславливают выбор способа, которым специалисты проводят бурение скважины.

Иногда есть возможность открыть скважину на уровне артезианской воды, что позволяет получить абсолютно чистую воду. От способа бурения зависит результат работы, его продолжительность и стоимость.

Специфика шнекового бурения

Буровая скважина представляет собой выработку цилиндрической формы в земной коре, которая при большой протяжённости имеет малое поперечное сечение. Её начало называют устьем, боковую поверхность – стенками, а дно выработки – забоем.

Оптимальный способ бурения выбирают с учётом функционального назначения скважины, нужного диаметра и глубины. Важно учесть физико-механические свойства пород, которые необходимо пройти в процессе формирования водозаборной выработки.

Влияет также технико-экономическая целесообразность бурения в конкретных условиях. Это значимый этап при проектировании скважин, в ходе которого определяют базовые технологические решения – тип используемого оборудования и режимы бурения.

Шнековое бурение скважины

Технико-экономическую целесообразность метода шнекового бурения определяют с учётом качества скважины, её долговечности, терминов сооружения, а также стоимости

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

При проектировании и последующем бурении водозаборных скважин необходимо ориентироваться именно на долгосрочность использования.  Важна способность сохранять стабильный дебет и неизменную водопроницаемость призабойной зоны в течение длительного периода времени.

Процесс бурения скважины включает несколько рабочих операций:

  1. Разрушение породы на забое, то есть отделение частиц от массива.
  2. Транспортировку отработанного грунта на поверхность.
  3. Подготовку скважины к эксплуатации путем прочистки и обустройства ствола, а также проведения промывки водозаборной выработки.

Эффективность бурения напрямую зависит от заложенных природой физико-механических свойств, а именно: плотности сложения, пористости, водопроницаемости несвязных грунтов, консистенции глинистых связных пород.

Бурение в рыхлых породах

Шнековое бурение целесообразно применять для проходки скважин диаметром от 60 мм до 200 мм, глубиной не больше 80 м в несвязных и связных грунтах (Ⅰ-Ⅲ категория по буримости). Для проходки в скальных породах средней твёрдости (Ⅳ-Ⅵ категория) применять винтовой бур нецелесообразно

Для бурения скальных пород, характеризующихся монолитностью и кристаллическим типом связей между частицами, данный способ не подходит. Чем прочнее консолидированы минеральные зерна в составе породы, тем большая работа расходуется на её разрушение.

Шнековый вариант бурения применяют и в промышленности, и в гражданском строительстве, и в ручном бурении скважин. Отличительная особенность его заключается в удалении разрушенной породы не промывочной жидкостью или специальными газожидкостными смесями, а непосредственно деталями шнекового снаряда.

Различают вертикально и горизонтально направленное шнековое бурение. Первый метод задействуют при устройстве водоносных скважин, а также для формирования отверстий под сваи. Второй – используют при прокладке инженерных коммуникаций бестраншейным способом.

Вращательное бурение шнеком

Вращательное бурение в мягких породах является самым быстрым и недорогим в сравнении с другими способами

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Этот метод обеспечивает одновременно высокую скорость проходки в нескальных грунтах на глубину до 50-80 метров, позволяющий сразу формировать стенки выработки путем установки колонны обсадных труб.

Ещё один плюс – извлечение отработанного грунта на поверхность без подъёма инструмента. И еще: поскольку для шнекового бурения не нужно промывочной жидкости, его успешно применяют в безводных регионах, а также используют в периоды с преобладанием низких температур.

Сегодня бурение шнековыми агрегатами используют:

  • Для устройства индивидуальных водозаборных скважин;
  • При строительстве фундаментов из винтовых/буронабивных свай;
  • Для установки ограждений и железобетонных опор;
  • При выполнении бестраншейной прокладки коммуникаций;
  • Для строительства неглубоких колодцев и приямков.

Однако есть и недостатки. Шнеками невозможно выбурить скважину в породах высокой твёрдости. При проходке в твердых и полутвердых суглинках, глинах с прослойками известняка могут возникнуть осложнения, а при бурении абразивных пород отмечается большой расход бурового сняряда.

Кроме того, есть ограничение по глубине выработки. Устроить скважину глубиной более 80 метров таким способом очень тяжело.

Шнек – высокопрочная бурильная труба с навитой спиралью, которая выполняет функцию вертикального винтового транспортёра. Под действием осевой нагрузки рабочая часть бурового снаряда внедряется в породу и разрушает её путём резания и разрыхления. Одновременно шнековым буром производится подача отработанного грунта на спираль шнека.

Бурение скважины

Процесс очистки скважины идёт непрерывно и параллельно разрушению породы. Отделённый от забоя грунт попадает на вращающийся с большой скоростью шнек

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Под действием центробежных сил разрыхленный грунт поднимаются по лопастям буровой колонны вверх. Подъём происходит благодаря скольжению по спирали, так как трение грунта о шнек меньше, чем о стенки скважины.

Так разрушенная порода доставляется в измельченном состоянии от забоя на поверхность, и выбрасывается через устье скважины. При незатрудненной транспортировке грунт заполняет 30-40% от всего объёма межвиткового пространства.

Параметры шнековой колонны должны обеспечивать быстрый подъём всей массы грунта, разрушенного шнеком. Однако при бурении часть разрыхленного грунта осыпается обратно на забой. Потому при выполнении шнекового бурения и требуется более усиленная прочистка ствола, а по завершении нужна обязательная промывка.

При монтаже инженерных коммуникаций различного функционального назначения под препятствиями (автомагистралями, железнодорожными путями, лесными массивами) применяют горизонтально направленное шнековое бурение.

На начальном этапе работ роют два котлована – стартовый (рабочий) и приёмный. Они должны находиться на одном уровне со спроектированной скважиной. После этого в рабочий котлован спускают и монтируют необходимое оборудование.

Горизонтально направленное шнековое бурение

Для шнекового бурения в горизонтальном направлении используют крупногабаритные установки с подвижным буровым вращателем с повышенным крутящим моментом

Такое оборудование имеет большой ход подачи и оснащено износостойкой буровой головкой из высоколегированной стали. На нём также установлен зонд для отслеживания бурения. Получая на монитор сигналы, оператор контролирует ход процесса и может корректировать направление движения, а также угол наклона буровой головки.

Когда шнек входит в приёмный котлован, то есть конечную точку согласно проекту, бур снимают. Вместо него фиксируют расширитель и трубу. После этого запускают вращение лопастей в обратном направлении, чтобы затянуть трубу в готовую скважину. По окончанию бурильных работ из стартового котлована извлекают шнековую установку.

Бестраншейный метод позволяет осуществлять прокладку труб под коммуникации ниже уровня грунтовых вод длиной до 80 м. При этом все сложные работы выполняются без трудоемкой разработки траншей, что даёт возможность минимизировать время исполнения и сократить финансовые затраты.

Применяют горизонтальное шнековое бурения при укладке напорных трубопроводов и монтаже систем связи в зонах, где произвести прокладку другими способами невозможно. Главное преимущество бестраншейной прокладки – экономичность. Кроме того, для поддержки устойчивости готовой выработки нет необходимости использовать бетонит или другие полимеры.

Базовые технологические параметры бурения скважины – осевая нагрузка и частота вращения винта шнекового транспортёра. При увеличении нагрузки непременно повышается и скорость проходки, что может привести к возникновению разных аварийных ситуаций.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

Поэтому обязательно нужно следить, чтобы объём отделяемой в единицу времени шнеком породы не превышал производительности транспортёра. В противном случае на витках образуются пробки.

Обустройство скважины

Скорость шнекового бурения напрямую зависит от свойств грунтов, глубины и диаметра скважины, числа оборотов колонны, осевой нагрузки на забой, конструкции используемого инструмента для разрушения породы

Как правило, пластичные глинистые породы, пески рыхлые и средней плотности бурят без принудительной подачи осевой нагрузки. Шнековый инструмент внедряется в грунт под своим весом, а также за счёт реактивного усилия, возникающего при подаче отработанной породы к устью цилиндрической выработки.

Осевые нагрузки до 5 кН обычно создают при стартовом забуривании скважины, при бурении в твердых супесях, суглинках, глинах, аргиллитах, алевролитах. Частота вращения колонны при этом не должна превышать 1,7-3,3 с-1.

При более высоких частотах внутри возникают вибрации, из-за которых звенья буровой колонны могут утратить соединения. В итоге буровой снаряд останется на забое, достать его практически невозможно, значит, придется бурить новую выработку. А при малых частотах сильно затрудняется транспортировка отработанного грунта наверх.

С увеличением твёрдости пород осевые нагрузки повышают. Бурение в гравийных и дресвяно-щебнистых грунтах, мёрзлых суглинках, водонасыщенных песках, алевролитах с включением кварца производят с осевой нагрузкой 8-10 кН на долото и частотой вращения колонны 1,3-2,2 с-1.

Галечники и породы с включением валунов шнековым методом не бурят. Эти окатанные обломки скальных пород разрушают долотом и поднимают на дневную поверхность желонкой.

Бурение в песках различной плотности и степени насыщения водой, гравийных и щебенистых отложениях ведут при больших оборотах и одновременно укрепляют стенки выработки обсадными конструкциями.

Бурение шнеком в глине

Проходка шнеком по мягкопластичным и текучепластичным глинам нередко осложняется образованием пробок. Когда глинистые частицы налипают на шнековый инструмент, прекращается углубление скважины, сильно затрудняется транспортировка отработанной породы наверх

Чтобы этого избежать, снижают скорость бурения до минимально возможной, расхаживают колонну и добавляют воду в скважину. Также в подобной ситуации помогает периодический подъём бурильного инструмента на поверхность и очистка от налипшего суглинка.

Инструмент для шнекового бурения

Инструменты для шнекового бурения скважин по типу конструкции различают по числу витков и геометрии режущей части. Для проходки в твердых и полутвердых супесях и суглинках нередко используют буровые снаряды, кромка которых снабжена дополнительными резцами.

Чаще всего для проходки водозаборной выработки для частников используют только один стартовый шнек без каких либо дополнений, т.к. бурить предстоит осадочные связные и несвязные породы. При заглублении инструмент просто наращивают буровыми штангами.

В этом случае снаряд из ствола скважины извлекают через каждые 0,5 – 0,7 м, чтобы очистить сам бур и забой от разрушенной породы. Это более экономичный, но и более трудоемкий вариант бурения.

Для разбуривания валунов и гальки, которые могут встретиться в осадочных грунтах, переходят на ударно-канатный метод. Как правило, используют для этого долото, выполненное из инструментальной стали. Этот заостренный с нижнего торца бур с усилием “бросают” на забой до тех пор, пока не разрушат “твердую преграду”.

После разрушения гальки или валуна осколки извлекают на поверхность стаканом (колонковой трубой) или желонкой. Затем снова переходят на шнековый метод. Чаще всего для проходки выработки приходится использовать несколько буровых способов в комплексе.

Роторное бурение скважин: обзор технологии бурения и необходимого оборудования

При бурении рыхлых песков и мягких суглинков используют буровые шнековые снаряды с развёрнутыми к забою лопастями под углом 30-60º, а для бурения в связных глинистых породах – 90º.

Виды шнеков

Конструктивно шнек представляет собой трубу или длинномерный сплошной пруток/стержень с навитой спиралью

Получают эту спираль путём намотки высокопрочной стальной ленты диаметром 5-7 мм на винтовую оправку. Её растягивают на трубе/стержне, после чего приваривают.

Чем больше диаметр трубы-основы, тем меньше транспортирующая способность шнека. Однако диаметр длинномерного изделия ограничен механической прочностью шнека, а также технологией его производства.

Сегодня изготовляют два вида шнеков:

  • С центральным отверстием, то есть полые;
  • Утяжелённые – без отверстия.

Чтобы минимизировать износ винтового транспортёра при бурении в абразивных породах, на наружную кромку наворачивают полосу из стали или же наплавляют на поверхность слой металла.

При высоких скоростях шнекового бурения над снарядом фиксируют специальный переходник с двухзаходной навивкой полосовой стали. При этом основная масса породы попадает на винтовой транспортёр без перетирания.

На конце трубы с навитой спиралью обязательно приваривают элементы соединения. Различают два типа соединения шнеков: безрезьбовое и резьбовое. В первом случае шнеки соединяются муфтовыми замками и удерживаются за счёт металлических пальцев с фиксаторами, во втором случае – методом ввинчивания.

Резьбовое соединение шнеков в бурильную колонну даёт возможность механизировать их соединение и разъединение при выполнении спуско-подъёмных операций, при подаче жидкости на забой. Но есть и существенный минус – возможности обратного вращения шнеков в этом случае нет. А потому безрезьбовое соединение получило более широкое распространение.

Специальные буровые установки, как правило, включают набор шнеков разных диаметров.

Бурение полым шнеком

Самыми эффективными являются шнеки с центральным отверстием, через которое к забою подаётся воздух или вода. Это даёт возможность снизить трение породы о поверхность винтового транспортёра

Полые шнеки с резьбовым типом соединения задействуют при бурении с продувкой, для откачки воды при проходке цилиндрических выработок в земной коре, для установки заряда в геофизические скважины, для закачки бетона в отверстия под сваи. Также их можно использовать в качестве обсадной колонны.

При бурении сплошным забоем центральный канал перекрывают буровым инструментом на канате.

Оцените статью
MALIVICE.RU
Adblock
detector