Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов
Сегодня попробуем кратко разобраться в способах бурения скважин, технологические принципы и особенности основных используемых методов. Рассмотрим, почему для бурения артезианских скважин используют роторный метод, почему его себестоимость намного выше, чем у других. Узнаем, в чем особенности колонкового, шнекового и роторного бурения.
Виды буровых способов
Видов буровых способов, которые используют профессионалы, на самом деле очень много, про геофизические исследования скважин и что это такое, мы уже знаем. Самый старый из них использовался еще в Древнем Китае – ударно-катаный. Конечно, технологии ушли далеко вперед, а вот принцип так и остался неизменным. Раньше, груз подкидывали вверх, падал он конусом вниз, пробивая и уплотняя почву. В современное время в качестве такого конусообразного груза используют специальные забивные стаканы и желонки.
Принцип работы желонки в том, что снаряд забрасывают в скважину с большой высоты, под тяжестью собственного веса желонка заходит в грунт, после чего его поднимают, очищают и забрасывают обратно. Такой способ используется для бурения скважины в обводных грунтах или в песке. Это один из самых трудозатратных способов, а если грунт представляет собой камень, то используют буровой патрон.
Такой способ позволяет бурить шахты, глубина которых достигает 300 метров в глубину. Для того чтобы пробурить очень глубокие колодцы профессионалы используют телескопические структуры, как при бурении горизонтально направленных скважин, когда создается труба и чем глубже она уходит, тем меньше становится ее диаметр. Для того чтобы использовать такой способ не понадобится большое количество места и специального оборудования.
Специфика колонкового бурения
Специфика колонкового бурения отличается от ударно-катаного способа. Причем, все виды бурения скважин можно разделить на 2 большие группы – механические и нет. Немеханические сейчас практически не используются, а механические можно разделить на:
- вращательный;
- ударный;
- вибрационный.
Каждый вид работ выбирается исходя из окончательной задачи и особенностей грунта. Вращательный способ – наиболее известный всем, достаточно себе представить, как рыбаки делают лунки во льду зимой. Мало просто пробурить скважину, необходимо еще удалить из нее породу, а вращательный способ поднимает грунт на поверхность. Кроме этого, вращательный способ – один из самых недорогих по себестоимости. Вращательное бурение может быть:
- колонковое;
- шнековое;
- роторное.
Вращательные методы позволяют работать практически со всеми типами грунта. Так, колонковое бурение используется на песчаных и неплотных глинистых почвах. Для этого используется специальное долото. Если скважина должна быть глубокой, то используют специальную коронку, которую укладывают в трубу.
При проведении работ на более твердых почвах необходимо промывать скважину. Так, если грунт суглинок или скальная порода, то применяют специальную промывочную жидкость. Иногда вместо промывки забой просто продувают сжатым воздухом, при помощи трубы и компрессора, буровая установка что это такое и для чего нужна, мы уже рассказывали устанавливается на специальной технике. Такой способ позволяет пробурить скважину диаметром до двадцати сантиметров.
Особенности шнекового бурения
У шнекового бурения тоже есть свои особенности. Первая – это применение способа для домохозяйств. Как мы знаем, в частных домах водопровод не всегда подведен от городских магистралей, поэтому многие копают свои скважины для частного дома. При использовании шнека бур ввинчивается в поверхность. Метод применяется для гравийно-песчаных грунтов. Установка включает в себя головку для бурения, шнеки, которые помогают отводить грунт. Шнековое бурение позволяет не просто сделать скважину, но и уложить ее стенки, чтобы порода не попала в колодец.
При использовании данного метода не потребуется даже промывка, стенки сразу укрепляют бетоном или сталью. Шнеком называют трубу, на которой накручена стальная лента, приводится в движение за счет подвижного вращателя. Ход подачи может быть различным от двух, до пятнадцати метров. Полые внутри они оборудованы реверсивными замками, высококачественная сталь снижает износ оборудования и позволяет ускорить рабочий процесс.
При использовании шнекового метода бурения что это, мы уже рассказывали, для создания скважин на мягких грунтах лопасти установки не должны входить в грунт под прямым углом, он должен быть не больше 60 градусов. А на твердых грунтах проводят работы под прямым углом. При трении нагрев бура не происходит, т.к. он охлаждается за счет разрушаемого грунта. Для снижения трения при бурении используют каналы на шнеках, к которые подается воздух или вода.
Характеристика роторного бурения
Посмотрим, какие характеристики роторного бурения существуют. Сама конструкция включает в себя ротор, вышку, на которой устанавливаются бурильные трубы. Для фиксации конструкции используют опоры или каркас. Проведение работ невозможно без бурового насоса, с его помощью закачивают промывочную жидкость в шахту. Следующая составляющая – вертлюг. Именно через него проходит промывочный раствор. Крепится он на макушке вышки. Для того чтобы колона поднималась и опускалась используют лебедку и блоки. Для захвата и удержания труб используют элеватор.
Роторное бурения позволяет сэкономить время на проведении работ, ведь он на много быстрее, чем ударный метод. При использовании обратной промывки скорость работ возрастает в два раза. Роторное оборудование гораздо компактнее, чем ударное, вся установка находится на подвижной платформе, что обеспечивает высокую мобильность. Буры на роторной установке можно менять в зависимости от типа грунта, это позволяет проводить работы по строительству водопровода и канализации на любой глубине.
Какой способ бурения выбрать?
Посмотрим, какой способ лучше выбрать. Для проведения подобных работ лучше обратиться к профессиональным компаниям, которые оценят состав и состояние грунта, определят глубину залегания воды, выберут способ бурения, который будет максимально эффективным и безопасным. Нельзя просто выбрать место и начинать бурить, необходимо проведение геолог разведывательных мероприятий.
Для бурения знаменитых артезианских скважин используют роторный метод. Этот метод обоснован экономически, он один из самых экологичных и дает возможность бурить скважины различной глубины и диаметра. При использовании этого метода грунт размывается водой, которая подается под высоким давлением. Данный способ не требует большого количества обсадных труб. Водоносный горизонт при использовании роторного метода будет достигнут в любом случае, т.к. установка позволяет проходить даже через слои известняка.
В целом при подборе метода учитывается глубина, объем извлекаемой воды, частота использования скважиной, в том числе и скважины на песок что она собой представляет, мы уже рассказывали, обустройство внутреннего колодца. При этом важно рассматривать климатический фактор. Вне зависимости от того, какой способ будет использоваться сразу скважиной пользоваться нельзя. Воду обязательно нужно прокачать, а пробы обязательно нужно сдать на исследования в лабораторию.