Бурение разведочных скважин с отбором керна

Обновлено: 04.07.2024

Колонковое бурение скважин: суть метода и его особенности, плюсы и минусы технологии

Колонковое бурение применяется для выполнения разведочных скважин с большой глубиной, проходки в скальных горизонтов, прокладки артезианских колодцев. Метод имеет ряд преимуществ, которые заключаются в мобильности установок, возможности отбора пробы горных пород. Извлечение на поверхность кернового материала позволяет изучить геологию участка и обосновать перспективу дальнейших исследований и разработок.

Бурение скважины на воду колонковое.

Характеристика колонкового способа бурения

Столбик материала цилиндрической формы, который транспортируется из скважины с помощью шнекового подъемника, позволяет определить фильтрационные свойства пластов. Отбор керна в процессе разведочного бурения обеспечивает возможность составления геологических разрезов.

Для реализации метода требуется специальное оборудование, которое может работать с различными типами пород до глубины 1 тыс. м. При этом обеспечивается периодичная подача на поверхность кернового материала.

Для работ используют такой инструмент:

колонковые снаряды;
алмазные коронки;
обсадные трубы;
штанги;
переходники для стыкования резьбовых соединений;
промывочные пробки, сальники;
долота, которые применяются для углубления отверстия.

Этот метод бурения использовался при прохождении Кольской сверхглубокой скважины и позволил извлекать пробы с глубины. Технология обеспечивает положительный результат при поиске водных горизонтов на глубине.

Сферы использования подобной технологии

Этот способ проходки применяется в горнодобывающей промышленности для разработки месторождений полезных ископаемых. В результате работы добытый керн извлекают с цельной структурой, что позволяет установить порядок залегания пород на исследуемом участке.

Технология используется в гидрогеологическом бурении, которое необходимо для выбора места нахождения водной скважины. Этот метод применяется в отрасли строительства при обустройстве свайных фундаментов, для прохождения скважин под нужным углом.

Суть технологии

Для разрушения грунта используется колонковый бур. С помощью этого инструмента в грунте образуется отверстие заданной глубины и диаметра. В процессе бурения установка, работающая при высоких оборотах, подвергается нагрузке.

Буровая коронка оснащена режущими частями из твердого сплава или алмазными вставками. Для изготовления этого пустотелого кольца из стальной заготовки с острыми резцами используют твердые металлические сплавы, вольфрам, победит, алмазы.

Колонковое бурение скважины на воду.

В процессе вращения бура инструмент движется по краю, что обеспечивает сохранность керна. После заполнения рабочего ствола грунтом образцы извлекают из приемника для описания геологического разреза местности.

Скорость проходки зависит от твердости. С помощью бура диаметром 160 мм за смену можно преодолеть несколько сотен метров. После выполнения этапа с использованием колонкового бура применяют шнеки с извлечением содержимого скважины.

Этапы процесса

Описание последовательности выполнения работ предусматривает выбор небольшого участка, поверхность которого очищается от посторонних предметов и мусора. Для слива грунтовых вод и промывочной жидкости вблизи от места бурения отверстия роют яму глубиной 2 м.

Для размещения бура в почве пробивают отверстие, соединяют коронку с колонковой трубой, которая будет наращиваться в процессе проходки. После закрепления установки оборудование приводится в движение буровым станком.

При заполнении трубы ее поднимают для извлечения образцов материала с помощью специального инструмента. Удары наносят легко, чтобы не повредить образец породы. После извлечения бур погружают в скважину для продолжения работы.

На больших глубинах используются трубы со съемным приемником керна, расположенным во внутренней части. По мере заполнения он поднимается по стволу. При использовании промывки шлам поднимается наверх вместе с жидкостью.

Бурение сопровождается промывкой. При отсутствии воды процесс осуществляется с помощью специальной эмульсии, которая охлаждает инструмент и облегчает проходку.Рабочий процесс может осуществляться с продувкой сжатым воздухом, который подается через полые буровые трубы.

При прохождении песчаного слоя в раствор добавляют глинистую массу, жидкое стекло.Эти материалы укрепляют стенки отверстия.

В процессе углубления в горизонт с неустойчивой структурой стенки укрепляют обсадными трубами.

Технологические особенности колонкового бурения

Частоту вращения можно регулировать в процессе работы. На мягком грунте достаточно небольших оборотов. Твердые породы требуют высокой частоты. Подача раствора и отвод потока жидкости проводится с помощью специальной техники. Колонковый метод обеспечивает возможность обработки пластов различной твердости и состава.

Если диаметр отверстия находится в пределах 1 м, то можно регулировать угол проходки. Колонковые трубы длиной 40-60 см используются повторно по прямому назначению. В процессе работы буровая коронка подвергается износу и требует замены.

Особенности колонкового бурение скважины на воду.

Перед запуском новой алмазной коронки дно скважины обрабатывают долотом. Это мероприятие продлевает срок эксплуатации инструмента. Буровая установка должна находиться на горизонтальной площадке.

Система монтируется на шасси автомобилей с большой грузоподъемностью. Для работы в условиях сложного рельефа используется гусеничная спецтехника. Бурение скважин на воду осуществляется с использованием мобильной техники.

Плюсы и минусы колонкового бурения

Технология проходки этого типа обеспечивает точечное действие коронки, которая аккуратно вырезает образец материала по своему радиусу.

Преимущества колонкового типа бурения включают в себя:

высокую производительность;
возможность изучения подземного строения горизонтов;
прохождение скважин в базальтовых и гранитных пластах;
снижение себестоимости объекта за счет скорости работы.

Колонковый метод имеет недостатки, которые заключаются в риске заиливания водоносного горизонта промывочной смесью и в быстром износе инструмента. При выборе технологии закладки скважины требуется учесть стоимость производства.

Предварительный расчет позволит сэкономить средства. Проведение работ сопровождается регулярным осмотром оборудования на наличие повреждений, сколов. Соблюдение правил эксплуатации и техники безопасности снижает риск выхода из строя технического оснащения.

Инструменты для бурения с отбором керна

Керном называется столбик горной породы,образующийся при буре-нии скважины кольцевым забоем. Керн извлекается на поверхность и слу-жит основным материалом для прямого изучения состава, строения и механических свойств горных пород разреза месторождения, а также для решения ряда задач при его разведке и разработке. Поэтому извлечение высококачественного и в достаточном количестве керна является одной из главных задач при бурении разведочных скважин.

Основным количественным показателем отбора керна принят вынос керна в %:

где Н к –длина керна; Н –длина интервала,пробуренного с отборомкерна.

Особенность бурения с отбором керна — подчинение всех технологических мероприятий максимальному выносу керна.

Колонковое долото (колонковый снаряд) состоит из бурильной головки, предназначенной для проходки скважины кольцевым забоем с образованием керна, и присоединенного к ней керноприемного устройства, предназначенного для размещения керна, его сохранения, отрыва от забоя после окончания выбуривания и транспортирования на поверхность. Схема образования керна и основные схемы колонковых долот приведены на рисунке 5.77.

Керноприемные устройства делятся на три группы:

1) бескорпусные простейшие;

2) корпусные со стационарной колонковой трубой;

3) корпусные со съемной колонковой трубой.

Основными характеристиками керна являются:

1) диаметр керна D _к;

2) степень размыва и загрязненности буровым раствором;

3) целостность (неразрушенность).

Рис. 5.77. Принципиальное устройство колонковых долот. Стрелками показано движение промывочной жидкости

До рассмотрения керноприемных устройств, пользуясь обозначениями на рисунке 5.77, введем основные показатели , характеризующие со-вершенство керноприемных устройств, бурильных головок и колонковых долот в целом с точки зрения отбора керна.

Коэффициент керноотбора K ₁:

где D к – диаметр керна; D г – наружный диаметр бурильной головки.

Чем выше К 1, тем лучше колонковое долото удовлетворяет требова-нию отбора керна максимально возможного диаметра.

Коэффициент керноприема K ₂:

где h к – расстояние от забоя до входа в керноприемное устройство.

Чем больше К 2, тем меньше керн подвергается прямому воздействию потока промывочной жидкости и вращающегося инструмента, тем меньше керн размывается и разрушается.

Простейшее керноприемное устройство (рис. 5.77а)устанавливается непосредственно над бурильной головкой (коронкой) 1 и состоит из ко-лонковой трубы 2, выполняющей одновременно функции корпуса, и пере-водника 3 для присоединения к бурильному инструменту. Такие устройст-ва широко применяют при бурении структурно-поисковых скважин малого диаметра от 36 до 151 мм. Коронка 1 предназначена для выбуривания кер-на. Вооружение ее может быть твердосплавным или алмазным. Выбурен-ный керн размещается в колонковой трубе. Промывочная жидкость при движении вниз проходит через зазор между керном и колонковой трубой, что является основным недостатком простейшего керноприемного устрой-ства. Керн отрывается от забоя и удерживается в колонковой трубе при подъеме инструмента внутренним конусом коронки. Это обеспечивается тем, что в мягких горных породах (глинах) проводится «затирка» керна, а в твердых – его «заклинка».

При «затирке» перед подъемом инструмента бурят без промывки до 1 м. Выбуриваемый при этом шлам набивается между керном и коронкой и при подъеме инструмента заклинивает керн в конусе коронки. В среднихи твердых горных породах бурить без промывки нельзя. В этом случае перед подъемом в бурильный инструмент засыпают «заклинку» (например, щебень, битое стекло) и продавливают ее промывочной жидкостью до коронки. Момент достижения «заклинкой» коронки отмечается по повыше-нию давления на насосе. В этот момент насос отключают и начинают подъем инструмента. При отборе керна в твердых горных породах также используются кольцевые кернорватели.

Достоинствами рассмотренного керноприемного устройства являются простота конструкции и максимальный коэффициент керноотбора (до 0,87).

Корпусные керноприемные устройства со стационарной колонковой трубой (рис. 5.77б)предназначены в основном для глубокого роторного бурения. Они включают корпус 2, который через переводник 3 соеди-няется с бурильным инструментом. В корпусе на подшипнике 4 подвешена колонковая труба 6, в верхней части которой установлен дренажный клапан 5 со сбрасываемым шаром. К нижней части колонковой трубы при-винчен корпус 7 кернорвателей 8, предназначенных для отрыва керна от забоя и удержания его в колонковой трубе во время подъема инструмента.

В скважину колонковое долото спускают без шара дренажного клапа-на. Перед началом бурения скважину промывают. При этом промывается и колонковая труба. Затем сбрасывают в бурильные трубы шар, который обеспечивает защиту керна от прямого воздействия промывочной жидко-сти и вытеснение ее из колонковой трубы по мере заполнения ее керном.

Размещение керна в колонковой трубе, защита его от размыва и при-менение кернорвателей позволили повысить вынос керна и его качество. Однако при этом уменьшился коэффициент керноотбора, который у этой группы устройств – не более 0,47.

Корпусные керноприемные устройства со съемной колонковой трубой применяются как при роторном,так и при турбинном бурении.Рассмотрим особенности этой группы устройств на примере колонкового турбодолота (рис. 5.77 в), которое предназначено для отбора керна при вы-сокооборотном бурении. Оно создано на базе турбобура с полым валом, через который проходит съемная колонковая труба. Бурильная головка 1 крепится на валу 2 турбодолота. Переводником 3 турбодолото присоеди-няется к бурильному инструменту. В корпусе 4 на неподвижной кониче-ской подвеске 5 установлена колонковая труба 6, которая проходит через вал 2 и корпусом кернорвателя 7 входит в центрирующую втулку 8 бу-рильной головки. В верхней части колонковая труба снабжена конической головкой для захвата ее шлипсом и подъема из скважины без подъема бурильного инструмента. Собранный комплект, включающий верхнюю головку, дренажный клапан, колонковую трубу и корпус кернорвателей с установленными в нем кернорвателями получил название грунтоноска .

В скважину турбодолото спускают без грунтоноски, которую сбрасывают в бурильные трубы после промывки перед началом бурения с отбором керна. После углубления скважины на длину внутренней полости грунтоноски последнюю извлекают из скважины с помощью шлипса, спускаемого на канате в бурильные трубы. Если бурильная головка не из-ношена, то в скважину сбрасывают другую грунтоноску, и бурение про-должают.

Основное преимущество турбодолот – высокая скорость проходки. К недостаткам относятся низкий коэффициент керноотбора, не превы-шающий 0,28, и высокая динамичность работы. Поэтому удовлетвори-тельный вынос керна турбодолота обеспечивают только в твердых моно-литных горных породах.

Важно не только выбурить и поднять керн на поверхность, но и со-хранить его в естественном состоянии. Первым, кто касается керна, дол-жен быть геолог. С этой целью ведущие зарубежные фирмы используют одноразовые алюминиевые и стеклопластиковые колонковые трубы . По-сле подъема из скважины колонковую трубу вынимают из корпуса, керн фиксируют и консервируют в колонковой трубе закачкой в кольцевой за-зор между керном и трубой твердеющего вещества, например эпоксидной смолы, а концы трубы герметично закрывают крышками. В таком состоя-нии керн хранят до начала его изучения. Перед изучением срезают сег-мент трубы и керна по всей длине, чем обеспечивают доступ для описа-
ния керна без его извлечения из трубы. Для измерения коллекторских свойств керна и его механических испытаний вырезают намеченные для этого фрагменты керна вместе с колонковой трубой, как показано на ри-сунке 5.78.

Рис. 5.78. Фрагмент керна, приготовленный для механических испытаний: 1 – керн; 2 – колонковая труба; 3 – эпоксидная смола

Бурильные головки

Бурильные головки (бурголовки), как и долота, различаются по клас-су, типу, принципу воздействия на забой, материалу вооружения и конст-рукции основных рабочих элементов. Бурильные головки , в отличие от долот, не бывают гидромониторными. Более того, в их конструкциях предусмотрены меры по защите керна от прямого воздействия струй промывочной жидкости , а при проектировании режима бурения накладываются ограничения на количество подаваемой на забой жидкости. Бурильные головки в России изготавливают на заводах ОАО «Уралбур -маш», ОАО «Волгабурмаш», НПП «Буринтех» и др.

Шифр бурильных головок, предложенный ВНИИ БТ, начинается с буквы К (колонковая). Если в шифре содержится вторая буква С, напри-мер КС, то это головка для керноприемного устройства со съемной колон-ковой трубой (грунтоноской). После букв идут цифры дробью: числитель – диаметр бурильной головки, знаменатель – диаметр кернообразующего отверстия (в мм). Далее следуют тип и класс бурильной головки, как и у долот. В конце шифра могут стоять цифры и буквы, отражающие но-мер модификации. Примеры шифров: К212,7/100М, КС212,7/60ТКЗ и т.д. Разные изготовители обычно используют свои шифры, которые могут су-щественно отличаться от приведенных выше. Общими являются только обозначения диаметров бурголовки и керна.

Истирающе-режущие бурильные головки. Характерные конструкции таких бурильных головок приведены на рисунке 5.79. Они выполня-ются лопастными (рис. 5.79 а), и секторными (рис. 5.79 б, в), с разным вооружением (твердосплавным, алмазным и ИСМ).

Рис. 5.79. Бурильные головки с твердосплавным (а), алмазным (б) и ИСМ (в) вооружением:

1 – корпус; 2 – промывочное отверстие; 3 – элемент вооружения; 3' – матрица

Шифр и область применения алмазных бурильных головок

Для групп горных пород

Наилучшие результаты с точки зрения качества керна дают алмазные бурильные головки и головки, оснащенные сверхтвердыми материалами. Это объясняется тем, что у таких инструментов практически не изменяют-ся диаметры головки и кернообразующего вооружения.

Шифры и назначение алмазных бурильных головок конструкции ВНИИ БТ приведены в таблице 5.21, из которой следует, что алмазные бурильные головки, как и алмазные долота, не предназначены для бурения высокоабразивных и очень твердых горных пород.

Бурильные головки ИСМ изготавливают типов С и Т для работы с керноприемными устройствами с несъемной колонковой трубой. Общий вид одной из конструкций приведен на рисунке 5.79 в. Шифры и назначе-ние бурильных головок ИСМ приведены в таблице 5.22.

Шифры и область применения бурильных головок ИСМ

* Модели, изготавливаемые на 2012 год

Из таблицы 5.21 видно, что бурильные головки ИСМ предназначены для отбора керна в горных породах, твердость которых не превышает шестой категории, но бурильными головками типа Т можно отбирать керн в высоко-абразивных горных породах. Общим недостатком истирающее-режущих бурильных головок является низкая скорость бурения.

Для отбора керна в абразивных горных породах 6–9 категорий твер-дости НПП «Буринтех» изготавливает бурголовки , имеющие твердосплавную матрицу и оснащение алмазными вставками TSP (рис. 5.80 а), а для горных пород 8–10 категорий – импрегнированные алмазами (рис. 5.80 б).

Рис. 5.80. Бурголовки:

– оснащенная алмазными вставками TSP;

Режуще-скалывающие бурильные головки выполняются лопастными с алмазно-твердосплавным вооружением, как и долота PDC.

Из примеров шифра видно, что эти бурголовки предназначены для бурения в мягких с прослоями средней твердости (SM) горных породах и для бурения в породах средней твердости с прослоями твердых (MH).

Наиболее полный ряд бурголовок этой подгруппы изготавливается на заводе НПП «Буринтех». Шифр аналогичен шифру долот. Отличие – добавлен диаметр кернообразующего отверстия, например: БИТ 212,7/80 В 613 (рис. 5.81). Размер бурголовок – от 121/52 до 292,9/100 (295,3/100) мм. Исполнение бурголовок 4-, 6-, 9- и 12-лопастное (первая цифра после буквы В). В таблице 5.23 приведены шифры и назначение бурильных головок БИТ.

Шифр и область применения бурголовок БИТ

Из таблицы 5.22 видно, что в шифрах бурголовок БИТ нет характери-

стик твердости горной породы,

хотя они предназначены для бурения

в горных породах от 1-й до 7-й категорий, малой и средней абразивности. По мере увеличения твердости горной породы увеличивается количество лопастей. Этим достигается увеличение запаса вооружения на износ и компенсируется рост динамичности работы по мере увеличения твердо-сти горной породы.

Рис. 5.81. Шестилопастная бурголовка БИТ 212,7/80 В 613, оснащенная алмазно-твердосплавными резцами диаметром 13 мм:

1 – паз для прохода промывочной жидкости; 2 – промывочное отверстие

Шарошечные бурильные головки типов МСЗ,СЗ,СТ и ТКЗ изготавливаются для керноприемных устройств как с несъемными, так и со съемными колонковыми трубами. Они предназначены для отбора керна в тех условиях, где нельзя применить нешарошечные бурильные головки.

Бурильные головки типа МСЗ (рис. 5.82 а) имеют восемь шарошек, размещенных в корпусе на четырех горизонтальных осях. Четыре шарош-ки обрабатывают периферийную часть забоя, другие четыре – часть, прилегающую к керну. Вооружены шарошки твердосплавными клиновыми зубками. Диаметр кернообразующего отверстия 80 и 100 мм. Шифр, например, К212,7/80 МСЗ.

Бурильные головки типа СЗ (рис. 5.82 б) имеют три чечевицеобразные шарошки, вооруженные клиновыми твердосплавными зубками. Шифр, например, К 187,3/80 СЗ.

Рис. 5.82. Восьмишарошечная (а) и трехшарошечная (б) бурильные головки

Бурильные головки МСЗ и СЗ режуще-истирающего действия, хотя по конструкции шарошечные.

Бурильные головки типов СТ и ТКЗ дробящее-скалывающего дейст-вия выпускаются в шестишарошечном исполнении с кернообразующими отверстиями 80 мм и восьмишарошечном исполнении с кернообразующим отверстием 100 мм (К187,3/80 СТ; К212,7/80 СТ; К187,3/80 ТКЗ; К212,7/80 ТКЗ и К212,7/100 ТКЗ).

Шестишарошечные бурильные головки (рис. 5.83 а) имеют два вида шарошек: три шарошки для разрушения периферийной части забоя и три – для разрушения части забоя, прилегающей к керну. Внизу на схеме пока-зано относительное положение шарошек и промывочных отверстий, из которой видно, что струи жидкости направлены как на шарошки, так и между шарошек.

Восьмишарошечные головки имеют соответственно по четыре шарошки обоих видов. Эти бурильные головки дробяще-скалывающего действия и предназначены для работы с керноприемными устройствами с несъемной колонковой трубой. Специфичность конструкции этих головок обусловлена стремлением получить максимальные коэффициенты керноотбора и керноприема, а также обеспечить защиту керна от прямого воздействия струй промывочной жидкости.

Рис. 5.83. Шестишарошечная (а) и четырехшарошечная (б) бурильные головки

Бурильные головки типов СТ и ТКЗ (рис. 5.83 б) для керноприемных устройств со съемной колонковой трубой, например для турбодолот, изго-тавливаются четырехшарошечными и по конструкции во многом похожи на трехшарошечные долота. Принципиальное отличие имеет только сис-тема промывки: подача промывочной жидкости к забою осуществляется через отверстия или пазы вокруг центрирующей втулки. Бурильные голов-ки типа СТ имеют фрезерованное стальное вооружение, но кернообра-зующая часть шарошек оснащена твердосплавными клиновыми зубками. Бурильные головки ТКЗ оснащены только твердосплавными зубками. Примеры шифров бурильных головок: КС187,3/40 СТ; КС212,7/60 ТКЗ; КС215,9/60 ТКЗ.

Шарошечными бурильными головками нельзя прорабатывать скважину. Поэтому диаметр бурголовок может быть меньше, чем соответствующий диаметр шарошечных долот. Например, долоту диаметром 190,5 мм соответствует бурголовка диаметром 187,3 мм. Исключение составляют четырехшарошечные бурильные головки. Довольно часто бурение с отбором керна осуществляют бурильными головками уменьшенного диаметра. Например, скважину бурили долотом диаметром 215,9 мм. Затем интервал бурения с отбором керна прошли бурголовкой диаметром 212,7 мм. Дальнейшее углубление скважины предстоит вести снова долотом диаметром 215,9 мм. В этом случае предыдущий интервал, пройденный с отбором керна, необходимо проработать (расширить) долотом диаметром 215,9 мм.

Кернорватели

Кернорватели предназначены для отрыва керна от забоя скважины и удержания его в колонковой трубе при подъеме инструмента из скважи-ны. При отборе керна в породах средней твердости и выше применяют пружинные ( цанговые) кернорватели двух видов: лепестковые (рис. 5.84 а) и кольцевые (рис. 5.84 б). Принцип работы пружинного кернорвателя – заклинивание керна в конусной части корпуса кернорвателя (рис. 5.77 б, позиция 7). Во время бурения кернорватель плотно охватывает керн и за счет трения смещается в верхнее крайнее положение до упора в торец ко-лонковой трубы 6. После окончания бурения отключают промывку и мед-ленно отрывают долото от забоя. При этом керн и кернорватель движутся вниз относительно корпуса. Упругие элементы кернорвателя 8 сжимаются конусом корпуса 7 и заклинивают в нем керн. При дальнейшем движении долота вверх керн отрывается от забоя.

Рис. 5.86. Пружинные цанговые кернорватели:

а –лепестковый; б –кольцевой

Кольцевой кернорватель (рис. 5.84 б) имеет продольные разрез и пазы на конической части для уменьшения его жесткости. Внутренняя поверх-ность армирована (в показанной конструкции зернистым твердым спла-вом) . Шероховатая поверхность наплавки улучшает сцепление кернорва-теля с керном.

Рычажковый кернорватель (рис. 5.85) состоит из корпуса 1, прикреп-ленных к корпусу заклепками 2 пружин 3 и закрепленных кольцом 4
с возможностью поворота рычажков 5 и 6. В процессе бурения керн про-ходит через кернорватель снизу вверх, отклоняя рычажки, и входит в ко-лонковую трубу. При подъеме инструмента рычажки подрезают керн и пе-рекрывают выход из колонковой трубы.

Рис. 5.85. Рычажковый кернорватель

Колонковое долото фирмы Security DBS снабжено кернорвателем,

включает бурильную головку 1, корпус керноприемного устройства 2 и колонковую трубу 3. Подшипниковый узел подвески колонковой трубы в корпусе не показан. На рисунке 5.86 а представлена схема долота во вре-мя его спуска в скважину.

Перед началом отбора керна колонковое долото промывают. При этом промывочная жидкость проходит внутри колонковой трубы и через окна 6 в кольцевой зазор между корпусом и колонковой трубой. Затем в трубы сбрасывается шар 7 дренажного клапана и производится бурение (рис. 5.86 б). При бурении промывочная жидкость к забою проходит только через кольцевой зазор между корпусом и колонковой трубой. Перед подъемом инструмента выключают промывку и в трубы сбрасывают второй шар 8, после чего снова включают промывку. Когда шар 8 достигнет колонковой трубы, он перекроет проход жидкости через окна 6.Давление в трубах резко возрастает и доводится до величины,доста-точной для срезания штифтов 6. Колонковая труба перемещается вниз, перекрывает кольцевой зазор и промывочные отверстия в бурильной го-ловке (рис. 5.86 в), открывает окна 9 и дает доступ высокому давлению жидкости через кольцевой зазор и отверстия 10 к обечайке 5. Обечайка

сминается и плотно охватывает керн. В случае мягких горных пород возможно пережатие керна до полного перекрытия сечения колонковой трубы .

Рис. 5.86. Схемы состояния колонкового долота при спуске в скважину (а), при бурении с отбором керна (б) и при отрыве керна от забоя (в)

Технология бурения с отбором керна.

Для отбора керна используется специальный породоразрушающий инструмент – бурильные головки (ГОСТ 21210) и керноприемные устройства (ГОСТ 21949).

Бурголовка (рис. 1.), разрушая породу по периферии забоя, оставляет в центре скважины колонку породы (керн), поступающую при углублении скважины в керноприемное устройство, состоящее из корпуса и керноприемной трубы (керноприемника).

Корпус керноприемного устройства служит для соединения бурильной головки с бурильной колонной, размещения керноприемника и защиты его от механических повреждений, а также для пропуска бурового раствора к промывочным каналам бурголовки.

Керноприемник предназначен для приема керна, сохранения его во время бурения от механических повреждений и гидроэрозионного воздействия бурового раствора и сохранения при подъеме на поверхность. Для выполнения этих функций в нижней части керноприеника устанавливают кернорватели и кернодержатели, а вверху клапан, пропускающий через себя вытесняемый из керноприемника буровой раствор при заполнении его керном.

По способу установки керноприемника в корпусе ГОСТ 21949 «Устройства керноприемные» предусматривает изготовление керноприемных устройств как с несъемными, так и со съемными керноприемниками.

При бурении с несъемными керноприемниками для подъема на поверхность заполненного керном керноприемника необходимо поднимать всю бурильную колонну.

При бурении со съемным керноприемником бурильная колонна не поднимается, Внутрь колонны на канате спускается специальный ловитель, с помощью которого из керноприемного устройства извлекают керноприемник и поднимают его на поверхность. При помощи этого же ловителя порожний керноприемник спускают и устанавливают в корпусе.

В настоящее время разработан целый ряд керноприемных устройств с несъемными керноприемниками «Недра», «Кембрий», «Силур» предназначенных для различных условий отбора керна и имеющих аналогичную конструкцию.

Для керноприемных устройств изготовляют шарошечные (рис. 2.), алмазные (рис. 3.), лопастные и ИСМ бурголовки, предназначенные для бурения в породах различной твердости и абразивности.

ГОСТ 21210 предусмотрено выпускать шарошечные и лопастные бурильные головки диаметрами от 76,0 до 349,2 мм.

Пример условного обозначения бурголовки для керноприемных устройств без съемного керноприемника (К) с наружным диаметром Дн = 212,7, внутренним диаметром Дв = 80 мм для бурения мягких пород: К 212,7 / 80 М ГОСТ 21210-75.

Пример условного обозначения бурголовки для керноприемных устройств со съемным керноприемником (КС) с наружным диаметром Дн = 187,3 , внутренним диаметром Дв = 40 мм для бурения абразивных пород средней твердости: КС 187,3 / 40 СЗ ГОСТ 21210.

чтобы обеспечить высокий процент выноса керна в турбинном бурении созданы специальные турбобуры для бурения с отбором керна , в них турбобур , керноприемное устройство и бурголовка представляют собой одно целое , этот турбобур приспособлен к работе на высокооборотном режиме.

Перед спуском в скважину снаряд для отбора керна собирают на поверхности , тщательно осматривают . Бурголовки нужно спускать в скважину по возможности без расширения ствола скважины; при этом следует следить за показаниями индикатора веса. В случае затяжки БК этот интервал прорабатывают. При спуске инструмента в скважину , не доходя до забоя на 10 – 12 м , включают буровые насосы , при роторном бурении вращают БК с одновременной плавной подачей ее на забой , при турбинном бурении включают турбобур и с плавной подачей доходят до забоя , снарядом бурят без отрыва от забоя , при этом бурголовку на забой подают равномерно. Перед отрывом керна от забоя или перед наращиванием при роторном бурении необходимо вращать инструмент до снятия осевой нагрузки на бурильную головку. Отрыв керна нужно производить при непрерывной промывке и замедленном подъеме инструмента . чтобы лучше сохранить керн при подъеме инструмента , следует избегать резких ударов бурильных труб. Режим работы при отборе керна устанавливают исходя из типоразмера долота , глубины бурения , характера проходимых пород и способа бурения .

Колонковое бурение скважин: суть метода и его особенности, плюсы и минусы технологии

Бурение скважины на воду колонковое.

Характеристика колонкового способа бурения

Для реализации метода требуется специальное оборудование, которое может работать с различными типами пород до глубины 1 тыс. м. При этом обеспечивается периодичная подача на поверхность кернового материала.

Для работ используют такой инструмент:

колонковые снаряды;
алмазные коронки;
обсадные трубы;
штанги;
переходники для стыкования резьбовых соединений;
промывочные пробки, сальники;
долота, которые применяются для углубления отверстия.

Сферы использования подобной технологии

Суть технологии

Колонковое бурение скважины на воду.

Этапы процесса

В процессе углубления в горизонт с неустойчивой структурой стенки укрепляют обсадными трубами.

Технологические особенности колонкового бурения

Частоту вращения можно регулировать в процессе работы. На мягком грунте достаточно небольших оборотов. Твердые породы требуют высокой частоты. Подача раствора и отвод потока жидкости проводится с помощью специальной техники. Колонковый метод обеспечивает возможность обработки пластов различной твердости и состава.

Особенности колонкового бурение скважины на воду.

Плюсы и минусы колонкового бурения

Преимущества колонкового типа бурения включают в себя:

высокую производительность;
возможность изучения подземного строения горизонтов;
прохождение скважин в базальтовых и гранитных пластах;
снижение себестоимости объекта за счет скорости работы.

Колонковый метод имеет недостатки, которые заключаются в риске заиливания водоносного горизонта промывочной смесью и в быстром износе инструмента. При выборе технологии закладки скважины требуется учесть стоимость производства.

Бурение специальных скважин

Компания «Артбур» выполнит для вас бурение разведочных скважин с отбором керна, а также произведет бурение для контуров заземления.

Бурение разведочных скважин с отбором керна

Одно из направлений нашей деятельности – это бурение разведочных скважин с отбором керна. Разведочное бурение используется для поиска и оценки месторождений полезных ископаемых, а также при инженерно-изыскательных работах в строительстве. Для бурения разведочных скважин мы используем роторное бурение колонковым способом установками УРБ 2-А2 и УГБ 1-ВС, эти буровые агрегаты прекрасно зарекомендовали себя для решения подобных задач.

Рисунок 1 — Укладка керна в ящики

Цены на разведочное бурение (за 1 погонный метр)

Диаметр бурения	112 мм	132 мм	151 мм
Без обсадки трубами	от 1000 руб.	от 1100 руб.	от 1200 руб.
С обсадкой трубами и последующим демонтажем	от 1200 руб.	от 1300 руб.	от 1400 руб.

В стоимость работ входят следующие операции:

подача бурового агрегата к месту проведения работ;
бурение и извлечение керна на дневную поверхность;
укладка полученного керна в ящики для керна.

Конечная стоимость разведочного бурения зависит от многих факторов, таких как: местонахождение объекта, глубина скважины, количество скважин, а также от категории буримости пород конкретного геолого-технического разреза.

Закажите бурение специальной скважины прямо сейчас ! Заказать бурение

Шнековое бурение

Компания «Артбур» выполнит работы по бурению скважин под столбы и сваи. Для реализации таких проектов мы используем шнековое бурение установкой ЛБУ-50.

Рисунок 2 — Шнековое бурение

Цены на шнековое бурение

Диаметр шнека, мм	180	300	500
Стоимость бурения	от 500 руб.	от 1000 руб.	от 2000 руб.

В стоимость работ входят следующие операции:

подача бурового агрегата к месту проведения работ;
бурение скважины до необходимой глубины;
закачка цементного раствора (при необходимости);
спуск сваи, столба, шпунта.

Конечная стоимость шнекового бурения зависит от местонахождения объекта, количества скважин на объекте, а также от категории буримости пород конкретного геолого-технического разреза.

Бурение для глубинных заземлителей

Еще одно направление нашей деятельности «Бурение для глубинных заземлителей» или для контуров заземления. Скважины для заземления бурятся в том числе и для защиты подземных коммуникаций от коррозии. Мы пробурим и установим глубинные заземлители, такие как «Менделеевец», рельса или обсадные трубы в качестве электрода.

Рисунок 3 — Процесс бурения для глубинных заземлителей

Цены на бурение для глубинных заземлителей

Диаметр бурения, мм / диаметр обсадной трубы, мм	190/159 труба	295/219 труба	393/273 труба
Обсадка ствола скважины трубами заказчика	от 2000 руб.	от 2600 руб.	от 3300 руб.
Обсадка ствола скважины собственными трубами	от 3000 руб.	от 4000 руб.	от 5000 руб.

В стоимость работ входят следующие операции:

подача бурового агрегата к месту проведения работ;
бурение скважины до необходимой глубины;
установка трубы в скважину;
сварка стыков труб и гидроизоляция;
спуск электрода;
засыпка кокса в заземлитель.

Конечная стоимость бурения для глубинных заземлителей зависит от: местонахождения объекта, количества скважин на объекте, а также от категории буримости пород конкретного геолого-технического разреза.

Геотермальное бурение

Последние годы на российском рынке все большую популярность набирают геотермальные системы отопления. В США и Европе такие системы уже более 25 лет используются в быту и промышленности. Особенность таких систем преобразовывать низко потенциальное тепло окружающей среды (земли, воздуха или воды) в высокопотенциальную энергию тепла.

Наша компания предлагает вам бурение скважин для монтажа геотермальных зондов. Мы предлагаем два варианта бурения геотермальных скважин: с обсадкой ствола скважины трубами, и без обсадки. Также при необходимости специалисты нашей компании произведут монтаж геотермальных зондов непосредственно в пробуренные скважины.

Цены на геотермальное бурение (за 1 метр)

Наименование работ	Цена
Бурение без обсадки трубами	от 800 руб.
Бурение с обсадкой трубами	от 1500 руб.
Монтаж геотермального зонда	от 200 руб.

Закажите бурение скважины прямо сейчас ! Заказать услугу В стоимость бурения погонного метра геотермальной скважины входит:

проезд бурового агрегата к месту выполнения работ;
подготовка раствора бентонитовой глины;
бурение скважины;
монтаж геотермального зонда (в случае необходимости);
паспорт скважины.

Остались вопросы по бурению специальных скважин?

Задайте их нашим специалистам, заполнив форму ниже, или свяжитесь с нами по многоканальному телефону .

Читайте также: