Чтобы выбрать подходящее место для бурения скважины на воду под ключ, необходимо провести исследования, включая гидрогеологические. Колонковое бурение скважин – один из используемых разведывательных методов для определения месторасположения будущей скважины. Это наиболее точный способ исследований недр земли.
Этот тип работ нашел свое применение в исследовании и разведывании земельного покрова с целью определения расположения места будущих месторождений. Теперь стали доступны исследования проходок в скалах и родниковых прокладок. Эта методика имеет много преимуществ, заключающихся в маневренности техники, вероятности добывания пробников горных месторождений. Извлекаемый наверх керновый слой дает возможность изучать геологию территории и установить дальнейший путь исследовательских действий.
Сфера применения колонкового бурения
Колонковое бурение широко используется в различных отраслях:
- Горнодобывающая промышленность: для разведки месторождений полезных ископаемых.
- Гидрогеология: для поиска подземных вод и определения их качества.
- Строительство: при устройстве свайных фундаментов и инженерных изысканиях.
- Научные исследования: для изучения геологического строения земной коры.
Технология позволяет бурить скважины под разными углами, что делает её универсальной для работы на сложных участках.
Технология колонкового бурения
Основной инструмент колонкового бурения — это буровая коронка, оснащённая резцами из твёрдых сплавов или алмазными пластинами. Коронка крепится к колонковой трубе, которая по мере углубления в грунт наращивается буровыми штангами.
Процесс бурения включает следующие этапы:
- Проходка грунта: коронка вращается, разрушая породу по краям, а керн (неповреждённый образец породы) заполняет внутреннюю часть трубы.
- Промывка скважины: специальная жидкость или вода подаётся в скважину для охлаждения инструмента и выноса разрушенной породы на поверхность.
- Извлечение керна: при заполнении трубы керном её извлекают для изучения образцов.
- Замена коронки: по мере износа коронка заменяется на новую.
Технология позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и более, в зависимости от типа грунта и используемого оборудования.
Для внедрения в грунтовый слой используется буровая основа с закрепленной на ней коронке. Во время разбуривания установка, которая работает при высоких оборотах, подвергается нагрузке. Керновая труба закрепляется к бурильной по мере проходимости, а самая верхняя трубка сцепляется со шпинделем устройства.
Буровая коронка оборудована острыми резцами из твёрдого сплава или алмазными пластинками. Для изготовления кольца из стали с режущими элементами используют твёрдые сплавы из металла, вольфрама или победита. После заполняемости рабочей трубы грунтом, исследовательские материалы извлекаются для записи геологического разреза земельных пород.
Вращаясь, устройство пробивает земельный покров с краю, а керн заполняет трубу. К процессу подключается насосный аппарат, качающий промывку. В составе, помимо керна, выходит и часть разрушенных пород. Жидкость чистится и опять подаётся в рабочую зону. Правда частенько следует вынимать буровой коллектор, до верха заполненный керном, заменять рабочую коронку, если та вышла из строя.
Скорость прохождения зависит от твёрдости. С буром диаметром 16 см за смену преодолевается несколько сотен метров. Следом применяются шнеки с извлечением содержимого.
Вращательную частоту легко регулируют во время разработок. Легкий грунт требует только слабые обороты. А для твёрдых требуется уже высокая частота. Подвод и отвод жидкости проводят специальной техникой. Данная методика позволяет обработать слои различной твёрдости и структуры.
Если щель доходит до 1 метра, то позволяется устанавливать проходимый угол. Керновые трубы 400-600 мм в длину применяются так же. В течение работы коронка изнашивается и заменяется.
Перед запусканием следующей коронки колодец обрабатывается долотом. Это действие значительно увеличивает эксплуатируемый срок инструментального набора. Бур устанавливается на шасси техники с большой грузоподъёмностью. Для разработки многослойного рельефа устанавливается гусеничная специальная техника.
Применяемое оборудование
Для осуществления метода необходимо специальное устройство, работающее с любыми породами до 1000 метров вглубь. Так обеспечивается периодическая подача наверх кернового материала.
Оборудование для буровых работ:
- колонковая труба;
- обсадные трубки;
- алмазные коронки;
- штанги;
- разъемы для стыка;
- промывочные пробки;
- коллектор шлама;
- тройной переходник;
- долота.
Этапы колонкового бурения
Исследовательский проект хода выполняемых разработок определяет выбор территории, расчищаемой от лишнего мусора. Для выведения рабочей жидкости возле бурения дыры обустраивают ямку до 2 метров вглубь. Для бура пробивается окружность. Коронка соединяется с колонковой трубкой, наращиваемой во время прохождения грунта. В итоге оборудование приводят в движение буровым устройством.
При заполнении канала его приподнимают для вывоза материальных образцов необходимыми инструментами. После этого, извлекаемый бур снова опускают в скважину для дальнейшего действия. На большей глубине вставляют трубки со съёмным приёмником кернового материала, расположенным внутри. По мере заполняемости он движется наверх. В ходе промывающей операции отходы горных продуктов выходят вместе с жидкостью.
Колонковое бурение чередуется с промывающими действиями. Если в источнике нет воды, то очистка проводится благодаря специальному раствору, охлаждающему инструмент и облегчающему прохождение. Работа осуществляется вместе с продуванием сжатым воздухом, подающийся через буровые трубки. При погружении в песчаный состав в массу добавляется глина и жидкое стекло, которые значительно укрепляют стенки.
Во время прохождения неустойчивый слой стенки труб укрепляются обсадными шлангами. Особенностью кернового разбуривания является то, что при нем подвергается разрушению только периферийная зона, а вот центр колонны при этом остается целым.
Плюсы и минусы
Данная методика сначала была применена научным работником Лешо в конце XIX века. Колонковое бурение используется по сей день, поскольку обладает многими преимуществами. Формирующийся по середке керн, извлекается полноценным пластом. Он позволяет исследовать состав грунта на несколько метров в глубину.
Исследовательское устройство отличается сравнительной легкостью и мобильностью. Оно предоставляет возможность разбуривать источники с существенно заметным уклонением, даже горизонтально, прорубать всевозможные слои разного рода почвы, пробуривать отверстия небольшой окружности, но с большим углублением.
С помощью выбранных образцов из прорубленных прослоек грунта, дальнейшее устройство скважины станет надёжным, а проём долговременным, поскольку факторы напрямую зависят от качественности вскрытых пластов. Прорубленную часть следует незамедлительно обустраивать и использовать.
Технология прохождения данного типа обеспечивается точечной обработкой коронки, с осторожностью отсекаемой материальный прототип по установленной окружности.
Преимущества колонкового бурения
- Высокая точность: позволяет получать неповреждённые образцы пород для детального анализа.
- Универсальность: подходит для бурения в различных типах грунтов, включая скальные породы.
- Гибкость: возможность бурения под разными углами, включая горизонтальное направление.
- Экономичность: снижение затрат за счёт высокой скорости проходки и минимального разрушения грунта.
Недостатки метода
- Износ оборудования: буровые коронки и инструменты требуют регулярной замены.
- Зависимость от промывочной жидкости: в случае её недостатка эффективность бурения снижается.
- Высокая стоимость: использование алмазных коронок и специализированного оборудования увеличивает затраты.
Керновый способ имеет недостатки, заключающиеся в вероятности заливания разрабатываемой территории промывкой. А также весь используемый инструментарий легко изнашивается. При выборе техпроцесса закладывания скважины следует учитывать себестоимость производства.
Цена
Предварительный расчёт позволяет значительно экономить деньги. Проведение работ может чередоваться с постоянным контролем устройства на наличие повреждений. Поскольку только соблюдение правил эксплуатации, а также при правильном исполнении техники безопасности, снижается риск возникновения выходящего из строя техоснащения.
