Определение оптимального места для бурения скважины требует комплексных гидрогеологических исследований. Одним из наиболее точных методов разведки является колонковое бурение, позволяющее получить достоверные данные о строении подземных слоёв.
Колонковое бурение обеспечивает точное определение глубины залегания водоносных горизонтов и анализ качества подземных вод через изучение керновых проб.
Сферы применения технологии
Горнодобывающая промышленность | Разведка месторождений полезных ископаемых |
Гидрогеология | Поиск и оценка подземных водных ресурсов |
Строительство | Инженерные изыскания для фундаментов |
Научные исследования | Изучение геологического строения |
Технологический процесс
Колонковое бурение осуществляется с использованием специального оборудования:
- Буровая коронка с алмазными или твердосплавными резцами
- Колонковая труба для сохранения керна
- Буровые штанги для наращивания глубины
- Промывочная система для очистки скважины
Глубина бурения может достигать 1000 метров, что позволяет исследовать глубокие водоносные горизонты для организации надёжного водоснабжения.
Этапы проведения работ
- Подготовка площадки и монтаж бурового оборудования
- Проходка породы с отбором керновых проб
- Промывка скважины специальными растворами
- Лабораторный анализ полученных образцов
- Интерпретация данных и выбор места для основной скважины
Результаты колонкового бурения позволяют точно определить глубину залегания водоносного горизонта, его мощность и качество воды, что является критически важным для проектирования скважины на воду.
Технология колонкового бурения: принцип работы
Процесс проходки грунтовых слоёв осуществляется с помощью специализированного бурового оборудования, оснащённого режущей коронкой. Вращательное движение установки с высокими оборотами обеспечивает эффективное разрушение породы при значительных механических нагрузках.
Конструкция бурового снаряда предусматривает последовательное наращивание керновых труб по мере углубления, с жёсткой фиксацией верхнего элемента к шпинделю буровой установки.
Ключевые компоненты системы
- Буровая коронка с режущими элементами:
- Твёрдосплавные резцы
- Алмазные сегменты
- Керноприёмная труба
- Буровые штанги для наращивания
- Система промывки с циркуляционным насосом
Технологический процесс
Фаза бурения | Кольцевое разрушение породы с сохранением керна |
Промывка | Циркуляция технической жидкости для охлаждения и выноса шлама |
Керноотбор | Извлечение заполненной трубы для анализа |
Замена инструмента | Обновление изношенной коронки |
Режимы работы
- Регулировка частоты вращения в зависимости от типа породы:
- 50-200 об/мин для мягких грунтов
- 300-1000 об/мин для твёрдых пород
- Контроль подачи промывочной жидкости
- Мониторинг износа режущего инструмента
Средняя скорость проходки при диаметре коронки 160 мм составляет несколько сотен метров за смену, с последующей очисткой ствола шнековыми системами.
Особенности работы со сложными грунтами
- Возможность бурения под углом до 90°
- Применение секционных керноприёмных труб длиной 400-600 мм
- Предварительная обработка ствола долотом перед сменой коронки
- Использование гусеничных платформ для многослойных рельефов
Технология демонстрирует высокую эффективность при работе с различными типами геологических образований — от рыхлых осадочных пород до плотных магматических массивов.
Применяемое оборудование
Для осуществления метода необходимо специальное устройство, работающее с любыми породами до 1000 метров вглубь. Так обеспечивается периодическая подача наверх кернового материала.
- колонковая труба;
- обсадные трубки;
- алмазные коронки;
- штанги;
- разъемы для стыка;
- промывочные пробки;
- коллектор шлама;
- тройной переходник;
- долота.
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.
Конструкция колонкового бура
Буровая коронка | Изготавливается из твердых сплавов или алмазного напыления |
Колонковая труба | Полая труба для отбора керна |
Переходник | Соединяет бур с буровой штангой |
Промывочный узел | Обеспечивает подачу бурового раствора |
Колонковый бур позволяет получать образцы породы (керн) практически без разрушения, что важно для геологических исследований.
Сравнение методов бурения
Колонковое бурение | Высокая точность, сохранение структуры породы, медленная скорость |
Шнековое бурение | Быстрое, но не подходит для твердых пород |
Ударно-канатное бурение | Простое оборудование, но низкая эффективность в плотных грунтах |
Техника безопасности
- Обязательное использование защитных очков и перчаток
- Фиксация бурового оборудования во время работы
- Контроль состояния буровых штанг
- Проверка устойчивости буровой вышки
При глубине бурения более 5 метров необходимо использовать направляющие для буровых штанг, чтобы избежать отклонения от вертикали.
Выбор места для бурения
Критерии выбора:
- Геологические данные о наличии водоносных горизонтов
- Удаленность от потенциальных источников загрязнения
- Доступность для подъезда техники
- Удобство для последующего обслуживания
- Рельеф местности (предпочтительны возвышенности)
Особенности бурения в разных грунтах
Песчаные грунты | Требуют частой промывки и использования обсадных труб |
Глинистые грунты | Могут забивать коронку, нужен усиленный промывочный режим |
Скальные породы | Необходимы коронки с алмазным напылением |
Гравийные отложения | Требуют предварительного прохождения шнеком |
В песчаных грунтах скорость бурения не должна превышать 1-2 метра в час, чтобы избежать обрушения стенок скважины.