5.3.6 Вібраційно-обертальне буріння

Суть вібраційно-обертального буріння стосовно буріння інженерно-геологічних і геологорозвідкових свердловин полягає в тому, що процес заглиблення свердловини здійснюється передаванням обертальному снаряду коливальних рухів, або ударних імпульсів досить високої частоти. Як віброзанурювач можна використовувати поверхневі віброзанурювачі, пружинні або безпружинні вібромолоти. Раціональна область використання вібраційно-обертального буріння - проходка в основному пухких і м'яких порід І-V категорій, а також валунно-галечникових відкладів і мерзлих порід для забезпечення безперервного відбору керна. Максимальна глибина свердловин при застосуванні поверхневих віброзанурювачів сягає 30 м, діаметр свердловин змінюється від 89 до 219 мм. Як породоруйнівний інструмент слід використовувати спеціальні коронки, армовані твердим сплавом; як бурильні труби - стандартні бурильні труби діаметром 50 і 63,5 мм. Вібраційно-обертальний спосіб буріння забезпечує високу продуктивність.

5.3.7 Ударно-забивне буріння на канатах

Ударно-забивне буріння на канатах (рідше на штангах) застосовується при інженерно-геологічних дослідженнях для відбору зразків і динамічному зондуванні для визначення фізико-механічних властивостей грунтів. Буріння з відбором проб в основному виконується з випереджаючою забій обсадкою свердловини. Обсадні труби зі спеціальним башмаком забиваються в породу на глибину 1,5 м за допомогою забивного снаряда. Потім стовпчик породи, що залишається в трубах, руйнується ударним долотом на штангах з очисткою забою від шламу промивальною рідиною. Коли обсадні труби ретельно очищені до нижнього краю башмака, долото витягують на забій, також на бурильних трубах опускають ґрунтонос, яким відбирають зразок грунту з непорушеною структурою. За цією операцією звичайно йде дослідження грунту за допомогою пенетро-метра й випробування на зсув безпосередньо на забої. Отже, свердловину проходять послідовними рейсами до проектної глибини. За ударно-забивним способом здійснюється відбір монолітів зі свердловин, які буряться за іншими методами, для чого використовуються спеціальні забивні ґрунтоноси.

При ударно-канатному бурінні застосовуються желонки з плоским, кульковим й напівсферичним клапанами, а також поршневі желонки. Желонками з плоским клапаном проходять свердловини в пісках, а також видаляють із них шлам (очищення). Желонками з напівсферичними клапанами проходять свердловини в пісках, супісках, пливунах тощо. Успішно їх застосовують для очистки свердловини від шламу при проходці твердих порід; доцільно використовувати для вичерпування (тартання) води зі свердловини. Поршневою желонкою зручно проходити водоносні піски й пливуни.

6 Обладнання для буріння свердловин

1. Класифікація та коротка характеристика бурових установок стаціонарного типу

Свердловини бурять в різноманітних геологічних і кліматичних умовах глибиною від декілька сот до декілька тисяч метрів. Тому необхідно мати бурові установки декількох класів, кожен з яких повинен задовільняти вимоги, що ставляться при бурінні у визначених умовах.

Виходячи з цього, стандартом передбачено випуск установок одинадцяти класів з умовним діапазоном глибин буріння від 600 до 12500 метрів і допустимим навантаженням на крюк від 800 до 8000 кН.

Бурова установка будь-якого класу складається з:

1 Комплекту спуско-підіймального обладнання (вишка, лебідка, талева система);

2 Обладнання для обертання бурильної колони (ротор, вертлюг);

3 Комплекту обладнання і ємностей для промивання свердловин (бурові насоси, блок очистки промивальної рідини, проміжні ємності, приймальні ємності бурових насосів);

4 Силового приводу (двигуни внутрішнього згорання, електродвигуни та інше);

5 Блоку приготування промивальної рідини;

6 Допоміжного обладнання (консольно-поворотний кран, допоміжна лебідка, побутові приміщення, запасні ємності).

Бурове обладнання монтується на металевих основах. Для входу в бурову і для підтягування труб та інструментів передбачені спеціальні містки.

Деякі бурові установки укомплектовані великими блоками (вишковим, лебідковим, силовим, насосним, блоком приготування промивальної рідини та ін.), що дозволяє здійснювати монтаж великих блоків і демонтаж обладнання та швидке перезедення блоків на нову площу транспортними засобами на гусеничному або колісному ходу та гелікоптерами.

У болотисних районах і в тайзі використовуються бурові установки універсальної монтажоздатності для кущового буріння з так званим ешелонним розміщенням блоків обладнання.

Бурові установки кожного класу залежно від приводу поділяються на дизельні, дизель-гідравлічні, електричні і дизель-електричні.

Бурову установку для буріння конкретної свердловини або групи свердловин вибирають за номінальною вантажопідйомністю і глибиною буріння. Використання установок вищого класу (більшої вантажопідйомності і потужності) , ніж це вимагається глибиною та конструкцією свердловини, не раціонально, так як, не даючи суттєвого підвищення швидкості буріння, це веде до збільшення вартості робіт. При виборі класу бурової установки необхідно враховувати конкретні геологічні, кліматичні, енергетичні, шляхово-транспортні та інші умови буріння. Відповідно до цього вибирають тип приводу (дизельний, електричний і т.д.), а також схему монтування і транспортування бурової установки.