Технология и тонкости шнекового бурения скважин

Особенности шнекового бурения

Этот тип бурения сегодня наиболее часто используется при устройстве водоносных скважин в частных хозяйствах. Особенностью шнекового бурения является то, что разрабатываемая порода полностью удаляется из створа скважины без привлечения дополнительного оборудования.

Инструмент -транспортируемый разрушенную породу на поверхность скважины называю шнеком. Переставляет собой несущую трубу с присоединительными замками, обваренную ребордой. Породоразрушающим инструментом выступает долото с впаяными или сменными элементами твердого сплава. Под давлением долото разрушает и скалывает породу, которая далее по реборде транспортируется к устью скважины. Часто применяют в комбинации с колонковым бурением, когда керн необходимо отобрать с заданой отметки.

Бурение с использованием шнека не требует
больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения данного способа
достаточна широка: геологоразведочные скважины, прокладка коммуникаций,
устройство буронабивных скважин и частично бурение на воду.

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: шарошечным , ударно-канатным, колонковым.

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:

• высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
• нет необходимости делать промывку ствола скважины;
• 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 осыпавшейся породы.

Плюсы и минусы метода шнекового бурения скважин

Шнековое бурение используется в промышленном и гражданском строительстве. Его особенность состоит в том, что разрушенная порода удаляется с помощью деталей шнекового снаряда, а не методом промывания или закачки газожидкостной смеси.

Такой тип бурения используют в случаях:

• обустройства индивидуальной водозаборной скважины;
• подготовки фундамента для разных типов свай;
• установки ограждений и опор из железобетона;
• строительства колодцев.

Отработанный грунт быстро поднимается на поверхность. Из-за того, что жидкость для промывки не нужна, такой способ можно использовать на безводных территориях. Шнековое бурение эффективно работает даже при низкой температуре воздуха. К недостаткам технологии относят то, что она не позволяет сделать скважину в твердой породе. При использовании в глинистой и суглинистой почве возможны трудности. Пробурить на глубину более 40 м невозможно.

При составлении гидравлической программы предполагается:

-исключить флюидопроявления из пласта и поглощения бурового раствора;

-предотвратить размыв стенок скважины и механическое диспергирование
транспортируемого шлама с целью исключения наработки бурового раствора;

-обеспечить вынос выбуренной горной породы из кольцевого пространства
скважины;

-создать условия для максимального использования гидромониторного эффекта;

-рационально использовать гидравлическую мощность насосной установки;

-исключить аварийные ситуации при остановках , циркуляции и пуске буровых
насосов.

Перечисленные требования к
гидравлической программе удовлетворяются при условии формализации и решения
многофакторной оптимизационной задачи. Известные схемы проектирования процесса
промывки бурящихся скважин основаны на расчетах гидравлических сопротивлений в
системе по заданным подаче насосов и показателям свойств буровых растворов.

Легкое самоходное оборудование

В данную категорию входят более мощные и тяжелые буровые шнековые машины: максимальный вес некоторых моделей составляет 1000 кг. Для их перевозки используются мобильные транспортные шасси, одновременно выполняющие функцию платформы, с которой и осуществляется бурение.

Максимальный вес шнековых буровых машин составляет тонну.

Установки данного типа относятся к промышленному оборудованию. Они применяются для устройства водозаборных, поисковых, строительных, исследовательских и прочих видов скважин.

Бесспорными преимуществами таких моделей являются мобильность, высокая производительность, возможность транспортировки на любые объекты, быстрый монтаж и демонтаж.

Это интересно: Замена насоса в скважине: как достать старый и поставить новый насос

Схема проведения работ.

1 этап: управляемое пилотное бурение

  При управляемом пилотном бурении задаётся ось прокладываемой в последствии трубы. Оператор установки через монитор непрерывно контролирует положение пилотной головки с диодной мишенью PERFORLUX  и имеет возможность немедленно реагировать на любые отклонения от заданной траектории бурения. Длина пилотного бурения различна для разных установок PERFORATOR и может достигать 120м.В трудноуплотняемых грунтах подача бентонитового раствора через двухтрубную пилотную штангу снижает трение и помогает достигнуть заданных длин бурения. Важным элементом при пилотном бурении является система навигации состоящей из диодной мишени PERFORLUX, расположенной в пилотной буровой головке, камеры и монитора. (Вид 2)При помощи этих элементов оператор контролирует положение буровой головки и удерживает став пилотных штанг на заданной оси бурения. В случает отклонения (Вид 1),оператор поворачивает пилотную буровую головку в нужное положение (Вид 2) и без вращения вдавливает пилотные штанги в грунт. Скошенная плоскость пилотной буровой головки позволяет вернуть её на ось бурения (Вид 3). Таким образом горизонтальное бурение выполняется с высокой точностью. (Вид 2)  

Внешний вид элементов системы навигации

Диодная мишень PERFORLUX	Камера	Монитор

 Инструмент для пилотного бурения состоит из следующих элементов:

1. Пилотная буровая головка;
2. Штанга с крепления диодной мишени PERFORLUX;
3. Пилотные штанги, в кол-ве необходимом для достижения требуемой длины бурения
4. Промывочная головка, необходимая для подачи бентонита в пилотную буровую головку

 В плохо уплотняемых грунтах пилотное бурение весьма затруднено из-за сильного обжима пилотных штанг и большого сопротивления как их продавливанию, так и вращению. Для смазывания пилотных штанг и снижения трения при продавливании требуется подача бентонитового раствора в пилотную буровую головку. Двухтрубная конструкция пилотных штанг PERFORATOR позволяет не только пропускать луч диодной мишени от PERFORLUX к камере, но и подавать бентонитовый раствор в пилотную буровую головку. Затем бентонитовая смесь поступает в пилотную буровую головку и через форсунки подаётся в грунт, размывает его, а так же смазывает поверхность пилотных штанг, тем самым снижает трение пилотных штанг о грунт и позволяет производить пилотное бурение на длину до 120м. 

2 этап: Расширение и запрессовка прокладываемых труб

 На 2 этапе работ к проложенным по оси бурения пилотным штангам присоединяется расширитель, соединяющий пилотные штанги и прокладываемые трубы. Оператор вдавливает трубы по направлению, заданному пилотными штангами, а грунт попадающий внутрь трубы размельчается буровой головкой и транспортируется шнеками по трубам в стартовый котлован. Пилотные штанги удерживают трубы от смещения с оси бурения, постепенно выдавливаются по мере увеличения длины трубы и демонтируются из приёмного котлована.Для снижения трения прокладываемых труб о грунт и уменьшения сопротивления продавливанию на внешнюю сторону труб подаётся бентонитовый раствор по небольшой трубке, приваренной к прокладываемым трубам

Важно правильно подобрать консистенцию и состав бентонитовой смеси в зависимости от типа грунта. Это может стать решающим фактором для успешной прокладки трубопровода. 

Описание технологии

Данная технология применяется только для скважин с малым дебетом.

При шнековом бурении следует соблюдать правила техники безопасности

Стандартное шнековое бурение колодца под воду выполняется в грунте:

• Мерзлом;
• Рыхлом;
• Мягком.

При помощи шнека-винта из забоя устраняется выбранная при буре земля. Шнек – это труба-бур, вся длина которой заделана лентой из стали. Работа шнеком выполняется буровыми механизмами, которые имеют подвижный вращатель. Шнек соединен резьбой или элементами, которые имеют специальное сечение. Ход подавания при буре шнеком от 1,9-15 м. Полые герметичные шнековые элементы имеют специальные замочные механизмы. За счёт высокосортной стали замка, имеющей высокую износостойкость, время на бурение в разы сокращается. При этом производительность, напротив, растет.

Виды буровых способов

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

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.

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.

Глубина бурения

Расположение водоносных слоев относительно поверхности почвы зависит не только от региона и гидрологических особенностей. Играет роль, вода какого качества является целью бурения. Специалисты различают три ключевых водоносных пласта различных по качеству воды, мощности запасов влаги, глубине залегания.

Недалеко от поверхности (3-10 м) находится первый водяной пласт, называемый верховодкой. Это как раз та вода, до которой можно без особых сложностей пробиться, если бурить своими руками. На пути бурения крайне редко попадаются твердые породы, поэтому, имея небольшой опыт и несложный инструмент, есть возможность устроить абиссинский колодец (так называется скважина для добычи влаги из верховодки). Мощность поверхностных водяных пластов небольшая, поэтому на дебет выше 0,5 м3 в час не стоит рассчитывать. Качество воды в большинстве случаев невысокое, которого хватает только для обеспечения технических потребностей.

Залегание песчаных водоносных пластов находится на глубине 10-35 м. Здесь удовлетворительная по качеству вода, значительнее мощность притока (дебет до 1 м3). Бурить своими руками до песчаного водоноса вряд ли целесообразно, хотя опыт показывает, что некоторым усердным водяным «старателям» это удавалось, если горизонт находился на небольшой глубине (до 15 м). В большинстве же случаев для устройства колодца «на песок» применяют механизированные методы бурения.

Глубже всего расположены известняковые водоносы (30-250 м), до которых бурением своими руками точно не добраться при самом поверхностном их расположении относительно поверхности почвы. Для того, чтобы достать рыхлый известняк, несущий самую качественную артезианскую воду, иногда не всякая бурильная техника подойдет. Приток воды здесь намного выше (3-5 м3) и зависит от мощности пласта и совершенства скважины. Теперь рассмотрим применяемые сейчас способы бурения скважин на воду, в том числе выполнимые своими руками.

Шнековое бурение скважин технология

Считается, что шнековое бурение является самым дешевым и простым методом бурения скважин. И действительно, бурение шнековым методом отличается высокой скоростью проходки (до 100-300 м за смену).

Если совсем просто объяснять принцип работы шнекового бурения, можно вспомнить ледовый бур, которым зимой пользуются рыбаки для того чтобы сделать лунку. Ледовый бур устанавливается вертикально и за счет вращения и нажима врезается в лёд.

Если же говорить о технологии, то бурение скважины в теории не сильно сложнее.

Где применяется шнековое бурение

Шнековое бурение применяется в основном при бурении песчаных и песчано-гравийных грунтов, а также пород средней твердости для взрывных скважин, инженерных и гидрогеологических исследований, геологической съемке, разведки полезных ископаемых, картировании и т.п. популярно при бурении скважин на воду.

Глубина скважины, обычно до 50 метров, но в зависимости от грунтов может составлять до 100-120 метров.

Диаметр бурения шнеками, обычно от 60 мм до 600-800 мм. В некоторых случаях, для неглубоких скважин, используются шнеки диаметром 1500 мм и более.

Технология шнекового бурения

Шнековое бурение является одним из методов вращательного бурения и осуществляется установкой которая имеет буровую головку, следом идут шнеки, с помощью которых на поверхность транспортируется разрушенная порода (шлам).

Разрушение породы происходит за счет вращения буровой головки, под которой понимается лопастное долото или бур. Инструмент разнообразный и подбирается исходя из свойств породы.

Слева направо: Лопастной бур; Долото двухлопастное; Долото трехлопастное.

Буровая головка и шнек могут быть раздельными или одним целым, последнее называют шнекобуром.

Шлам по спирали (реборде) шнека транспортируется на поверхность.

Шнековое бурение

Шнек подбирается исходя из того, что межвитковое пространство должно быть занято транспортируемой породой на 0,2-0,4 объема

Это важно т.к. в таком случае происходит нормальное охлаждение шнека за счет быстрого заглубления и постоянного потока породы разной температуры

Нагрев происходит из-за быстрого вращения и трения о стенки скважины.

Буровые шнеки диаметром до 100 мм имеют частоту вращения в среднем 200-500 об./мин., при диаметре 150-200 мм – в среднем 100-200 об./мин.

Реборда шнека служит только для транспортировки разрушенного грунта, а значит разрушающий инструмент (долото или бур) должен быть большего диаметра.

Плюсы

• Непрерывный процесс подъема грунта на поверхность;

• Шнековая колонна не требует подъема во время бурения;

• Высокая скорость углубления (До 100-300 метров за смену).

Минусы

• Необходимо быстрое вращение большой и тяжелой шнековой колонны, следовательно, буровая установка должна быть мощной;

• Относительно небольшая глубина бурения, обычно до 50 метров;

• При попадании на валун дальнейшая проходка может стать проблемой, скорее всего бурить придётся рядом;

• Бурение в породах высокой твердости невозможно;

• В липких и вязких грунтах возможно налипание.

Технология бурения скважин на известняк

В пределах Московской области водоносные известняки залегают крайне неравномерно, от 20 м на юге, до 200 м на севере, однако наиболее распространено распространение артезианского горизонта на глубине свыше 100 м.

Благодаря большой глубине залегания артезианских вод и, соответственно, высокому пластовому давлению водяная скважина на известняк может быть напорной, иногда самоизливающейся.

Преимущества артезианской скважины:

• возможность бурения в любом месте;
• стабильное качество воды;
• долгий срок эксплуатации;
• высокая производительность.

Недостатки артезианской скважины:

• технологическая сложность бурения;
• высокая стоимость бурения;
• возможна высокая минерализация воды;
• юридическим лицам необходима лицензия на пользование недрами.

Благодаря повсеместности распространения водонасыщенных известняков, а так же высокому дебиту артезианских скважин, такая скважина является оптимальным решением для монументальных строений, жилищных кооперативов, а так же промышленных целей.

Бурение артезианских скважин является достаточно сложным процессом, в связи с глубиной и твердостью горных пород. В зависимости от геологических условий в разных районах Московской области в процессе бурения возникают те или иные проблемы.

В Волоколамском районе трудности могут создать отложения гранита, встречающиеся вблизи Сычево и Чередово. Хотя в ряде населенных пунктов водоносные известняки расположены не глубоко, от 30 до 50 метров. Так же не глубоко залегают водоносные известняки вблизи русла Москвы-реки в Воскресенской районе. В Каширском районе первые известняки залегают на глубине порядка 40 м, однако они не обладают достаточной водоотдачей и лишь осложняют дальнейшее бурение до водонасыщенных карбонатных пород, расположенных на глубине 70 – 140 м. К тому же в разрезе встречаются неустойчивые породы, что приводит к увеличению расхода бурового раствора. Необходимо выбирать обсадных трубы большего диаметра для перекрытия этих пород. В Лотошинском, Рузском и Одинцовском районах бурение осложняется попадающимися в породе валунами. В разрезе пород Чеховского района встречаются осыпающиеся породы известняка, требующие надежной металлической обсадки.

Оптимальным решением для бурения артезианских скважин является роторное бурение. Благодаря одновременному воздействию на породоразрушающий инструмент осевой нагрузки и крутящего момента, производительность бурения значительно повышается.

Гидроударное бурение подходит для пород V-XII категории. Гидроударник устанавливается между колонковым набором и бурильными трубами. По средствам бурильных труб на долото подается буровой раствор и вращение. Промывочная жидкость удаляет шлам с забоя, охлаждает долото, а так же является приводом ударной машины. При увеличении расхода бурового раствора возрастает энергия единичного удара, что приводит к увеличению интенсивности разрушения породы.

В относительно мягких породах увеличение скорости осевой нагрузки увеличивает скорость бурения, а в твердых абразивных породах при повышении осевой нагрузки повышается износ породоразрушающего инструмента.

В твердых породах целесообразно применение пневмоударника. Пневмоударное бурение является разновидностью ударно-вращательного, с применением погружного бурильного молотка – пневмоударника, работающего на энергии сжатого воздуха. Поршень-боек пневмоударника наносит поступательно-возвратные движения по хвостовику, являющемуся частью долота, которое вращается вместе с пневмоударником. Очищение забоя от выбуренной породы происходит с помощью продувки скважины. По мере углубления скважины буровой снаряд наращивается.

Схема пневмоударного бурения представлена на рисунке 11.

Рисунок 11. Схема пневмоударного бурения 1 – долото, 2 – пневмоударник, 3 – буровой инструмент, 4 – вращатель с электромотором, 5 – механизм подачи, 6 – шланг подачи сжатого воздуха, 7 – компрессор, 8 – пульт управления.

Какие имеются типы скважин на воду

Итак:

• Абиссинский (трубчатый) колодец строится глубиной 8 — 12 метров. От обычного колодца он отличается тем, что верховодка не попадает в питьевую воду. Сюда также не проникает грязь, пыль и разные чужеродные элементы.
• На песок скважина заглубляется от 15 до 30 метров с использованием шнекового способа. В этом случае устройство скважины на воду имеет вид трубы, на конце конструкции расположен участок с перфорацией.
  Он обмотан металлической сеткой, изготовленной из нержавеющей стали. Фильтр (перфорированный участок трубы) монтируется в крупнофракционных песках с примесью гальки.
  В небольшом загородном доме или даче потребность воды позволяет покрыть дебит скважины на песок с двумя точками водозабора. Подобные сооружения служат не более 5 лет при эксплуатации периодами и до 15 лет – при постоянной нагрузке.
  Промывку проводят после заиливания или рядом бурят новый ствол.
• От 15 до 200 метров, что зависит от залегания известняка, бурится артезианская. Ее сооружение позволяет обеспечить водой от одного до нескольких загородных домов.
  Срок эксплуатации до 50 лет. Скважина делается глубиной, которая зависит от места, где располагается водоносный горизонт.

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.

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

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 обустройства 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

Перфоративное бурение

Такой способ бурения используют для строительства абиссинского колодца.

Для этого используется труба из железа, которая собрана из отрезков разной длины, которые между собой скреплены с помощью муфт. По своей форме они похожи на своеобразное копье и поэтому её ещё называют скважин иглой. Герметичность соединений резьбы чрезвычайно важна и добиваются её использованием силикона, или же сантехнического льна.

Прежде всего, бурение проводят до начала обводненного слоя земли. Скважина должна быть в диаметре от пятидесяти до восьмидесяти миллиметров в сухой земле. После этого скважину ставят в фильтр, а обсадные колонны забиваются.

Внизу такой трубы располагается фильтр, представляющий из себя простую трубу с таким же диаметром. В ней имеется много отверстий в среднем диаметров от пяти до восьми миллиметров. Снаружи она защищена фильтровой сеткой, способной пропускать влагу и задерживать взвеси и песок. Сквозь подобную сетку с галунным плетением проходят частички только самого маленького диаметра и размеров.

Для установки такой трубы в грунт на глубину от восьми до двенадцати метро применяют всевозможное оборудование, от штанг до бабки.

Гидробурение

Осуществляется мощной струей воды из специального бурового инструмента. Преимущество технологии в том, что возможно гидробурение скважин в каменистой почве.

Нагрузка струи обеспечивается весом штанги и бурильной оснастки. В установку заливают специальный раствор, который потом направляется в подготовленный приямок.

Последовательность гидробурения своими руками:

• В первую очередь устанавливается малогабаритная конструкция или МБУ для гидробурения.
• Начинать работы лучше всего с утра.
• Если бурение происходит в песчаной почве, то необходим большой запас жидкости.
• Перед работой глина смешивается в раствор в подготовленном приямке. Замес выполняется посредством строительного миксера. Консистенция должна напоминать кефир.
• Далее по шлангам подается раствор к работающему буру.
• Постепенно жидкость шлифует стенки и углубляется в почву. Раствор используется по кругу.

Эта технология содействует дополнительному усилению стенок образующегося источника.

Для поиска этих значений в настоящее время используются три подхода:

-экспериментальный, состоящий в поиске оптимальных управляющих воздействий в
процессе планируемых экспериментов при бурении опорно-технологических скважин;

-экспериментально-статистический, основывающийся на сборе и переработке
информации об отработке долот при массовом бурении на регионе;

-аналитико-статистический метод, использующий математические модели
углубления, коэффициенты которых определяются на основе обработки
статистических данных по отработке долот.

Однако оптимизация режимных
параметров на стадии проектирования имеет недостаточную для практики
эффективность. Поэтому при проектировании вырабатывается нормативное задание
режимно-технологических параметров и числа необходимых долот, а поиск
оптимальных управляющих воздействий необходимо осуществлять в оперативном режиме
на буровой, что соответствует тенденциям мировой практики.

 Выбор компоновки и расчет бурильной колонны Конструкция бурильной колонны
определяется условиями бурения и конструкцией скважины. При проектировании
бурильных колонн возможны следующие ситуации: необходимо выбрать рациональную
компоновку бурильной колонны, удовлетворяющую всем инженерным по несущей
способности; необходимо дать оценку с позиций проверки на прочность какого-либо
варианта компоновки колонны.

При выборе компоновки колонны
бурильных труб в качестве исходной информации используются: геометрические
параметры профиля ствола скважины, диаметр обсадной колонны на предыдущем
интервале бурения, способ бурения, плотность бурового раствора, потери давления
в забойном двигателе и долоте, вес забойного двигателя.

В результате расчета должны быть
получены диаметры, толщины стенок, группы прочности и длины секций для всех
ступеней колонны, а также величины фактических коэффициентов запасов прочности
для сравнения с нормативными коэффициентами

Буровые установки —
это комплексные системы, включающие все основные и вспомогательные агрегаты и
механизмы, которые необходимы для строительства скважин.

Буровую установку выбирают по ее допустимой
максимальной грузоподъемности, обуславливающей с некоторым запасом вес в
воздухе наиболее тяжелых бурильной и обсадной колонн.

Для принятой по грузоподъемности
и условной глубине бурения буровой установки в зависимости от региональных
условий, связанных со степенью обустройства (дороги, линии электропередач,
водоснабжение и др.) и климатической зоной, выбирают тип привода, схему монтажа
и транспортирования, а также учитывают необходимость комплектования
отопительными установками, дополнительными агрегатами и оборудованием.

Под гидравлической программой
понимается комплекс регулируемых параметров процесса промывки скважины.
Номенклатура регулируемых параметров следующая: показатели свойств бурового раствора,
подача буровых насосов, диаметр и количество насадок гидромониторных долот.

Как происходит шнековое бурение. Особенности рабочего процесса.

Перед началом работы в метре от будущей скважины выкапываем котлован для изъятого грунта. Грунт складируем в котлован по мере извлечения. Размер ямы зависит от глубины скважины: на 10 метров – кубометр.

Далее:

• Бур устанавливаем на специальные направляющие.
• Оборудуем опорные точки для шасси.
• Вращательную трубу фиксируем металлическими крепежами.

По завершении бурения:

• Поднимаем колонну, чтобы верхний буровой инструмент полностью вышел на поверхность, а следующий поднялся над ней примерно на 15 процентов.
• Фиксируем трубы швеллером.
• Извлекаем скобы, соединяющие трубу с буром.

Инструменты для бурения шнеком

Оборудование для работы по шнековой технологии отличается количеством витков и формой режущей части. В большинстве случаев используется только один шнек, без дополнительных приспособлений. Во время заглубления лишь добавляют буровые штанги.
Во время бурения шнеком снаряд достают через каждые 0,7 м, чтобы убрать накопившуюся породу. Иногда в осадочной почве встречаются небольшие валуны и галька. Чтобы разбурить их, используют долото. Оно имеет заостренный край и с усилием подается на породу до тех пор, пока не разрушит ее. Осколки затем достают желонкой. Иногда используют сразу несколько буровых способов.

Существует 2 типа шнеков:

• полые внутри;
• утяжеленные, без отверстия.

Чтобы снизить износ оборудования, его кромку оборачивают стальной полосой или покрывают поверхность наплавом из металла. Большинство буровых установок состоят из нескольких шнеков разной ширины. Полое оборудование используют при бурении с продувкой, когда необходимо откачать воду, установить заряд в геофизическую скважину или залить бетон для сваи.

Способы изготовления необходимого оборудования

Для любого из перечисленных способов потребуется использование специфического оснащения. Основным достоинством буровых приспособлений является то, что они позволяют обойтись без использования заводских устройств и оборудования. Все, что нужно для работы, дачник сможет сделать своими руками.

Прежде всего необходимо подготовить:

• вышку или самодельное устройство для бурения;
• бур, соответствующий диаметру скважины;
• лебедку и канат;
• стальную трубу.

Ручной шнековый бур

Для того чтобы изготовить стандартный шнек, необходимо произвести следующие действия:

1. Соединить держатель, наточенные режущие лопасти и части штанги при помощи специальных муфт. Трубы для наращивания колонны желательно приобретать металлические.
2. Для обеспечения надежности всей возводимой конструкции отдельные крепежные фитинги дополнительно затягиваются болтами. Это необходимо для того, чтобы при вращении приспособления в обратную сторону исключить вероятность развинчивания стержней.
3. Лопасти делаются из прочных стальных пластин. Толщина листа должна составлять 3 мм или больше.

Абиссинская скважина-игла

Конструкция данного инструмента состоит из следующих элементов:

• наращиваемой металлической трубы, внутренний диаметр которой 1-2 дюйма;
• конусообразного стального наконечника, диаметр которого чуть больше, чем трубы, чтобы уплотненный грунт не повредил установленное над ним оборудование;
• 80-сантиметрового щелевого фильтра, устанавливаемого на иглу и выполненного из мелкой сетки.

Участок перфорации обматывается проволокой или сеткой из нержавеющей стали. Над фильтром внутри трубы крепится обратный клапан. Для обустройства абиссинского колодца не понадобится тренога, шнек для бурения и промывочный насос.

Желонковое бурение

Желонковое бурение.

Основным рабочим инструментом является желонка. При ее помощи происходит извлечение слоя грунта после его разбивания ударно-канатным способом.

Изготавливают ее из достаточно тяжелого отрезка трубы, имеющей заостренный острый край или зубья для разрыхления породы. Это достаточно простая конструкция, оснащенная плоским клапаном.

Шарнирное соединение фиксирует пластину для клапанного механизма, благодаря чему обеспечивается свободное открытие и закрытие. В данном приспособлении ограничителем выступает металлический стержень. К внутренней части клапана при помощи сварки приваривается прут.

Гидробурение

При данной технологии грунт разрушается напорной струей. Здесь также используется желонка, с помощью которой формируется круглое отверстие. Для подачи воды на отрезке толстостенной трубы крепится шланг. Компрессор обеспечивает необходимое давление подаваемого водного потока. Между резервуаром и скважиной устанавливается насосное оборудование.

Конструкция и виды шнеков для бурения скважины

Тип шнека	Особенности использования
С одним рядом лопастей, которые наклонены под углом 30-60 градусов	Для бурения скважины в мягких и рыхлых почвах. Лопасти крошат грунт и поднимают наверх.
С одним рядом лопастей, которые наклонены под углом 90 градусов	Для бурения скважины в плотных и гравийно-галечных пластах. Лопасти нарезают грунт и поднимают его без дробления. При извлечении из ствола земля с них не падает.
С двойной спиралью	Вторая ветка уменьшает отклонение инструмента в сторону при вращении.
С трубчатой центральной частью	Позволяет подавать воду в шахту во время бурения.

Для работы на песчаных грунтах шнек не подходит — песок на винтовых поверхностях не держится. Также приспособление бессильно на скалистых или каменистых пластах.

Если скважина глубокая, для подъема и опускания приспособления понадобится тренога — специальная конструкция, к которой крепятся подъемные механизмы.

При шнековом бурении в скважину обязательно устанавливают обсадные трубы, выполняющие такие функции:

• Предотвращают осыпание стенок ствола;
• Не допускают заиливание источника;
• Защищают скважину от верховодки и грязных потоков;
• Исключают засорение источника.

При выборе обсадной трубы обращайте внимание на такие моменты:

1. Для защиты ствола рекомендуется использовать металлические нержавеющие или пластиковые изделия. Срок их службы превышает 50 лет.
2. Пластиковые трубы непрочные, и их нельзя устанавливать в скважины более 15 м глубиной. Они не всегда ровные, и при бурении шнек может их повредить.
3. Недостатком нержавеющих изделий является их дороговизна.
4. Оцинкованные и асбестовые трубы не устанавливают в скважину, в их составе присутствуют вредные для человека элементы.
5. Диаметр обсадной трубы выбирается таким, чтобы между насосом и стенками оставался зазор не менее 7 мм. Для справки: самый распространенный размер глубинного насоса — 86 мм.