Бурение скважины шнековым способом

При проходке неглубоких скважин в мягких и рыхлых породах получило широкое распространение вращательное бурение с транспортировкой разрушенной породы на поверхность шнековым транспортером, выполняющим одновременно функции бурильной колонны. Этим способом осуществляется бурение скважин глубиной до 50 м (реже до 80 м) диаметрами от 60 до 800 мм. Шнековое бурение применяется для бурения взрывных скважин при сейсморазведке, инженерно- и гидрогеологических исследованиях, геологической съемке, поисках и картировании, разведке некоторых видов полезных ископаемых (строительных материалов, россыпей месторождений тяжелых металлов, никеленосных латеритов в корах выветривания и др.).

Процесс шнекового бурения включает в себя разрушение породы на забое, которое, в зависимости от ее физико-механических свойств, представляет собой резание или разрыхление, и транспортировку продуктов разрушения шнековым транспортером к устью скважины.

Для бурения с отбором керна применяют шнеки с большим проходным отверстием в трубе, позволяющим размещать внутри колонны съемный керноприемник-грунтонос.

Разрушенная порода вытесняется вращающимися лопастями долота на ленту шнекового транспорта. Дальнейший ее подъем возможен при условии, что угол винтовой линии спирали меньше угла трении породы о поверхность шнека. Движение породы вверх происходит в результате того, что пластичная породная масса образует со спиралью шнека пару «винт»-«гайка». Породная масса («гайка»), удерживаемая от вращения неровностями ствола, при вращении винтовой поверхности шнека перемещается вверх. Режим ее перемещения определяется частотой вращения шнековой колонны. Необходимое условие работы шнекового транспортера – замедленное, по сравнению со шнеком, проворачивание породной массы в стволе скважины, что обусловлено различием коэффициентом трения пар порода-порода (0,8-1,0) и порода-сталь (0,3-0,65).

Ударное бурение

Ударное бурение - процесс проведения шпуров и скважин путём ударного разрушения горной породы внедряющимся инструментом, рабочие лезвия которого, как правило, имеют форму клина. Ударно-канатное бурение вертикальных (взрывных, разведочных, гидрогеологических и вентиляционных) скважин диаметром 150—600 мм, глубиной 20—500 м и более производится буровыми станками при помощи падающего на забой инструмента массой 0,5—3,0 т; частота ударов 40—60 в 1 мин.

Пневмоударное бурение

Пневмоударное бурение - способ бурения с применением в качестве рабочего органа пневмоударника (забойного двигателя, погружаемого в скважину и работающего от энергии сжатого воздуха). Погружной пневмоударник предназначен для бурения скважин различного назначения диаметром 110-152 мм на открытых горных породах средней и высокой крепости, в том числе абразивных, разрушенных и трещиноватых наглубину 30-150 м. в зависимости от рабочего давления энергоносителя на выходе в пневмоударник. Пневмоударник в комплекте с буровой коронкой является рабочим органом буровой машины. Он представляет собой пневматический ударный механизм, имеющий беззолотниковую систему воздухораспределения с центральным подводом сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндра и центральным выхлопом отработанного воздуха на забой скважины через канал бурового инструмента. Основные достоинства пневмоударников: легкое забуривание, отсутствие заклинивания буровых коронок при бурении по разрушенным и трещиноватым породам, эффективная очистка забоя от шлама, удобная и быстрая смена инструмента. Пневмоударники обладают высокой стойкостью и высокой производительностью бурения.

Пневмоударное бурение глубоких скважин производят с помощью стационарных буровых установок, а взрывных — с помощью лёгких, средних и тяжёлых буровых станков. Сжатый воздух для станков подаётся от передвижных или стационарных компрессоров. Пыль, образующуюся при бурении, подавляют с помощью пылеулавливающих установок или воздушно-водяной смеси. Стойкость долота, армированного твёрдым сплавом, зависит от крепости и абразивности буримых горных пород и изменяется от 5—10 до 500—1000 м.

Комбинированное бурение

Комбинированное бурение - сочетание или поинтервальное чередование различных способов и видов бурения (ударного с вращательным, бескернового с колонковым и т.д.) при проходке одной скважины. Основное преимущество К. б. перед любым видом бурения заключается в том, что оно позволяет рационально применять при проходке одной скважины несколько видов бурения, каждый из которых оптимален в определённых горно-геологических условиях. Например, вблизи от поверхности земли горные породы (грунты) особенно разнообразны по физико-механическим свойствам, поэтому бурение неглубоких скважин при инженерно-геологических изысканиях, поисково-съёмочных работах, разведке нерудных строительных материалов часто производится комбинированным способом. Для проходки этих скважин (глубиной обычно 40—50 м) выпускаются передвижные и самоходные установки, которые позволяют сочетать несколько способов бурения. При детальной разведке глубокими скважинами многих полезных ископаемых бескерновое бурение часто сочетается с колонковым. При этом мощная толща пород, не содержащих полезного ископаемого, пробуривается бескерновым способом на форсированном режиме, а толща пород, вмещающая полезное ископаемое, проходится колонковым способом при тщательном отборе керна. К. б. применяется при глубоком бурении на нефть и газ: мощные толщи вязкопластичных пород бурятся роторным способом, а скальные породы — с помощью Турбобуров и Электробуров.