1.2. Основні способи проходки свердловин

Найчастіше застосовують наступні способи проходки свердловин:

- колонковий;

- шнековий;

- ударно-канатний;

- вібраційний.

Колонковий спосіб – це різновид обертального способу проходки свердловин, коли бурові роботи ведуться за допомогою колонкової труби, до нижнього торця якої пригвинчується кільцева коронка. Труба обертається (50-300 об/хв), утворюючи вибій у вигляді кільця та залишаючи стовпчик породи з непорушеною структурою – керн.

Початкові діаметри буріння (далі - діаметри) від 25 до 151 мм.

При інженерних вишукуваннях глибина буріння вищезазначеним способом, як правило, не перевищує 100 м.

Як породоруйнівний інструмент (ПРІ) використовують твердосплавні різцеві, ребристі, самозагострювальні й алмазні коронки, обурювальні та вдавлювані ґрунтоноси (для добору проб породи непорушеної структури).

Особливості проходки:

а) "насухо", тобто без промивання свердловини (грунти мерзлі та піщано-глинисті з стійкими стінками);

б) із промиванням водою чи глинистим розчином (скельні і напівскельні породи);

в) із продувкою стисненим повітрям (мерзлі, скельні та напівскельні, пилувато-глинисті з особливими властивостями: легкорозчинні, набрякливі та інші породи).

Достоїнства колонкового способу:

а) точність документації;

б) якісні моноліти;

в) великий вихід керна в скельних і пухких зв'язних ґрунтах.

Недоліки способу:

а) мала комерційна швидкість проходки в монолітних і тріщинуватих скельних ґрунтах;

б) складність проходки у великоуламкових й обводнених пухких піщаних ґрунтах, текучих глинах і мулах.

На рис. 1.2 наведено схеми грунтоносів.

Рис. 1.2. Ґрунтоноси

а - обурювальний; б - забивний; в- вдавлюваний першої моделі;

г - вдавлюваний другої моделі; д - вдавлюваний третьої моделі;

1 - перехідник; 2 - гвинти, що утримують гільзу; 3 - кульова п'ята;

4 - корпус; .5 - внутрішній стакан; 6 - коронка, 7- гальмові лопаті;

8 - башмак; 9-клапан; 10 - замок гільзи; 11- керноприймальна гільза; 12 - рукоятка гільзи; 13 - підрізні дроти; 14 - штифти;

15 -поліетиленова гільза; 16 - вкладиш; 17 - фіксуюче кільце

Розрізнюють такі установки:

а) переносні - КМ-10;

б) на буксирі - УКБ-12/25;

в) самохідні - УГБ-50м, УБР-2а/м, УГБ-1ВР та ін.

Шнековий спосіб належить до обертального буріння.

Застосовується для буріння в піщаних та глинистих породах, що не містять великих твердих включень.

Руйнування порід при шнековому бурінні здійснюється двох чи трьохперовим долотом, котре з’єднане зі шнеком (див. рис.1.3).

Діаметр свердловин 67...250 мм.

Глибина буріння до 20 м.

Як породоруйнівний інструмент використовують лопатеві долота та забурники.

Достоїнством шнекового способу є велика комерційна швидкість проходки в пухких ґрунтах.

Недоліки способу:

а) складність проходки в пилувато-глинистих ґрунтах пластичної консистенції;

б) неможливість добору монолітів;

в) мала точність документації;

г) великі втрати потужності на обертання колони шнеків;

д) мала глибина проходки.

Установки для шнекового буріння:

а ) переносні - М-1, ДМ-1;

б) самохідні - УГБ-1ВР, УГБ-50м, УРБ-2А.

Рис. 1.3. Шнековий бур

1 - остов; 2 - буровий шнек; 3 - бурова головка; 4 - хвостовик;

5 - отвір під палець.

Ударно-канатний спосіб полягає в руйнуванні породи на вибої повторними ударами підвішеного на канаті породоруйнівного інструмента. Як породоруйнівний інструмент у зв’язних породах використовують буровий стакан, у незв’язних водонасичених – желонку, а у скельних та напівскельних породах – долото.

Діаметр свердловин 89....219 мм.

Глибина буріння до 50 м.

Цей спосіб прийнятний для усіх типів піщаних та пилувато-глинистих, великоуламкових, тріщинуватих, напівскельних, а також мерзлих грунтів.

При ударно-канатному способі можлива проходка свердловини кільцевим або суцільним забоєм. Особливості проходки для цих випадків наведні в табл. 1.3.

Буріння кільцевим забоєм полягає у скиданні (з певної висоти) забивного стакана, який заповнюється ґрунтом, з наступним підйомом його на поверхню.

Буріння суцільним забоєм застосовують для розбурювання великих уламків неміцних скельних порід. Бурові роботи ведуться ударними долотами з наступною очисткою свердловини і підйомом зруйнованої породи на поверхню желонкою. Желонка являє собою стакан, в нижній частині якого є клапан, котрий при підйомі зачиняє отвір.

Таблиця 1.3

Характеристики проходки свердловини кільцевим та суцільним забоєм

Вид забою	Суцільний вибій	Кільцевий вибій
ПРІ	долота, желонки	забивні стакани, ґрунтоноси
Достоїнства	можливість проходки в крупноуламкових ґрунтах і скельних тріщинуватих ґрунтах	велика швидкість проходки в обводнених піщаних ґрунтах, якісний добір монолітів, точність документації
Недоліки	складність технологічного пристрою, мала швидкість проходки в монолітних скельних ґрунтах	неможливість добору монолітів обводнених піщаних ґрунтів, складність технічного обладнання бурової установки

Установки для ударно-канатному способу буріння:

а) причепні - УБП-15м, БУКС-ЛГТ;

б) самохідні - ЧОЛУ-50, УГБ-1ВР, УБР-2м.

Вібраційний спосіб застосовується для буріння однорідних піщано-глинистих грунтів без великоуламкових включень.

Діаметр свердловин 89...168 мм.

Глибина буріння до 30 м.

За способом створення коливань розрізняють віброзанурення та віброударне занурення

Віброзанурення – коли під впливом вібрацій бурового інструмента різко знижується опір породи, завдяки чому буровий снаряд (рис 1.4) під дією власної ваги та ваги вібратора занурюється у ґрунт. Вібраційне буріння можливо застосовувати при бурінні порід з невеликим лобовим і значним боковим опором (піски, супіски).

Рис.1.4. Породоруйнівний інструмент для вібраційного буріння

а - віброзонд; б - віброзонд з клапаном;

1 - башмак; 2 - корпус; 3 - різьбовий конус;

4 - клапан;5 - упор; 6 – палець

Віброударне занурення – коли буровий снаряд занурюється у ґрунт під впливом частих ударів, прикладених до верхнього кінця снаряду. Цей спосіб застосовують при бурінні порід зі значним лобовим опором (тугопластичні, напівтверді та тверді глинисті ґрунти).

Достоїнства вібраційного способу полягають у наступному:

- точність картирування;

- велика швидкість проходки в пухких ґрунтах.

Недоліки способу:

- мала глибина буріння;

- вимоги до стійкості стінок свердловини;

- низька якість монолітів ґрунтів;

- обмеження по ґрунтах.

Установки для вібраційного способу буріння - БУЛИЗ-15М, АВБ-2М (див. рис.1.5).

Рис.1.5. Вібраційна установка АВБ-2М

1 - гвинтовий підйомник щогли; 2 - таль;

3 - вібромолот; 4 - щогла; 5- опора щогли;

6 - лебідка; 7 - генератор; 8 - автомобіль