Механическое вращательное бурение скважин
Механическое вращательное бурение производится кольцевым (колонковое) и сплошным забоем. Оно может вестись без промывки (всухую), с промывкой водой или глинистым раствором и с продувкой забоя скважины воздухом.
Механическое колонковое бурение скважин по сравнению с другими способами имеет ряд существенных преимуществ. Колонковое бурение скважин обладает высокими техническими показателями проходки. При бурении связных и твердых пород при соответствующем режиме и диаметре бурения можно добиться почти 100%-ного выхода керна, что обеспечивает высокую точность геологической документации. При проходке связных пород при колонковом бурении можно применять грунтонос для отбора монолитов грунтов ненарушенной структуры для лабораторных определений физико-механических характеристик пород.
Бурение скважин колонковым способом с промывкой в легкоразмываемых песчаных, супесчаных и глинистых породах сопряжено с нарушением их естественной структуры, поэтому для инженерно-геологических целей может вестись только с применением обуривающего грунтоноса системы Симонова и универсального грунтоноса конструкции Тыльчевского, позволяющих отбирать образцы этих пород естественного сложения.
При колонковом бурении с промывкой в прочных породах такие показатели, как процент выхода керна, скорость проходки, поглощение промывочных вод, провал инструмента и его заклинивание и т. д. дают возможность судить о характере и структуре разбуриваемых пород, степени их трещиноватости, закарстованности и водопроницаемости. Поэтому колонковое бурение скважин при изучении скальных пород на участках строительства водохранилищ является незаменимым и до настоящего времени используется довольно широко.
Применение колонкового способа для бурения скважин для гидрогеологических целей имеет и ряд существенных недостатков, главнейшим из которых является зашламовыванне трещин разбуриваемых пород при бурении с промывкой даже чистой водой, вследствие чего в значительной степени искажается естественная водопроницаемость пород вдоль ствола скважины.
В последние годы в практике буровых работ применяется способ механического вращательного бурения с продувкой забоя воздухом. Особенно перспективно применение этого способа для проходки скважин в условиях мерзлоты и в пустынных безводных районах, так как в процессе бурения вода не требуется. Внедрение бурения с продувкой забоя воздухом позволяет значительно улучшить условия проведения гидрогеологических наблюдений и опробования водоносных горизонтов.
Механическое бурение колонковыми снарядами позволяет проходить скважины сравнительно небольшого диаметра. К механическому вращательному бурению относится шнековое, осуществляемое сплошным забоем в породах I-IV категорий. При шнековом бурении для разрушения породы применяют специальные двух- и трехперые долота, а для подъема породы на поверхность – шнеки, колонна которых может набираться по мере углубления забоя скважины.
Шнековый способ бурения характеризуется большой производительностью, особенно при проходке мягких глинистых пород, поэтому его целесообразно использовать для вскрытия глинистых пород при проходке скважин на воду, при разведке естественных строительных материалов (проходка вскрышных выработок) и для других целей, когда к документации геологического разреза предъявляются пониженные требования.
При шнековом бурении нельзя достичь точности геологической документации из-за разрушения, естественной структуры породы, перемешивания ее и непрерывной подачи, что в известной мере сдерживает внедрение этого способа бурения для проходки скважин для инженерно-геологических целей.
Для отбора контрольных проб грунта ненарушенной структуры при шнековом бурении в комплекте инструмента к установке УГБ-50А и УГБ-50М имеется специальный наконечник – магазинный шнек с зубчатой буровой коронкой.
Несмотря на отмеченные недостатки, этот способ с успехом применяется для проходки скважин инженерно-геологического назначения.
На изысканиях шнековое бурение скважин осуществляется как самоходными установками УГБ-50А, УГБ-50М, ПБУ-50, УРБ-IВ, БУЛИЗ-15, БУЛИЗ-20, так и переносными станками Д-10, ЦКБ-МП-1, ПВБСм-15, УПБ-25 и др.
Конструкция механизма подачи снаряда у самоходных установок (например, УГБ-50А) позволяет регулировать давление на забой в широком диапазоне и в случае необходимости вести бурение при незначительном давлении на забой. В результате этого уплотнение грунта в забойной части скважины может быть полностью исключено, при этом нагревание грунта не происходит.
Шнековый способ бурения наиболее приемлем для проходки технических скважин в глинистых грунтах и особенно в просадочных.
Проходка технических скважин шнеками в глинистых породах может вестись небольшими рейсами (1-3 м) с последующим отбором монолитов грунта тонкостенным грунтоносом, погружаемым в грунт задавливанием с помощью штурвала или гидросистемы установки. Отдельные детали геологического разреза в этом случае могут быть установлены по данным бурения разведочных скважин, которое может вестись другим способом (например, ударно-канатным).
Шнековый способ бурения оказывается весьма эффективным при проходке скважин в галечниковых породах, особенно при применении шнеков повышенной механической прочности. Шнековое бурение, осуществляемое установками типа УГБ-50А и УГБ-50М, позволяет проходить скважины начальным диаметром 250 мм. В большинстве случаев проходка скважин такого диаметра вполне достаточна для оборудования их фильтрами для откачек, которые при изысканиях для строительства сооружений водоснабжения и канализации выполняются довольно часто.
Механическое вращательное бурение скважин – статья на сайте “студент-строитель.ру”