Висока продуктивність сучасних бурових установок дозволяє розробляти свердловини з великим діаметром і глибиною. Якщо ж мова йде про малих робочих параметрах, то і сам підхід до технічної реалізації завдання може бути іншим. Наприклад, колонкове буріння дозволяє з мінімальними витратами виконувати вузькі свердловини, підтримуючи високу точність і акуратність при вирізці породи.
Особливості технології
Колонковый метод застосовується в промисловості та геодезичних дослідженнях вже більше 150 років. Його особливе місце в загальному ряді технологій геологічної розробки обумовлено тим, що після завершення роботи залишається цілісний керн. Це циліндричний стовп з матеріалом з свердловини, який може бути викинутий або збережений для подальшого вивчення породи – залежить від поставлених завдань. Іншими словами, вирізка та розробка проводиться не по всій площі бура, а по краях свердловини. Рух коронки при цьому теж відбувається строго по краях, що дозволяє зберігати породу. Разом з цим стовбури заповнюються робочої оснащенням, яку представляють бурові колонкового буріння – коронки, шнеки та керноприемники. Дана технологія має ряд обмежень, так як у міру поглиблення підвищується тиск на ріжучі елементи. З цієї причини максимальна глибина колонкових свердловин досягає лише 150-160 мм, в залежності від типу грунту та характеристик обладнання.
Сфери застосування методу
Використання колонкових бурів виправдовує себе при розробці міцних порід. В основному це стосується гірських родовищ, які досліджуються в наукових або проектних цілях. Наприклад, в інженерно-геодезичних дослідженнях може знадобитися проба цілісного грунту з глибиною більше 1 м. Відповідно, метод використовується у розвідувальних дослідженнях, причому не тільки в будівельній сфері. В гірничодобувній промисловості перед установкою гідромеханіки і многошнековых екскаваторів безпосередньо на місці розробки виконують колонкове буріння, за результатами якого складається проект майбутньої свердловини.
Використовуване обладнання
Основний функціональний агрегат являє собою колонковую бурительную установку. Вона може доставлятися на робоче місце і надалі використовуватися на спеціальній опорної платформі, або ж мобільним способом інтегруватися в шасі автомобілів КАМАЗ, МАЗ, Урал та ін. Для виконання робіт у складних умовах застосовується гусеничний транспорт.
Конструкція установки колонкового буріння формується несучим каркасом, двигуном, гідравлічною системою для управління позицією робочих органів, шлангом для промивки свердловини і поверхонь обладнання, а також механізмом кріплення насадок типу SDS. Для управління та енергопостачання можуть використовуватися модульні контрольні пункти та генератори. Оскільки роботи в більшості випадків виробляються у видаленні від центральних комунікацій, то кошти автономного паливного харчування є основним джерелом енергії для подібної техніки.
Пристосування та матеріали для буріння
У розробці порід можуть задіюватися різноформатні коронки і допоміжний інструмент. Для високоміцних твердих пластів використовують алмазні і дробовые сегменти. Середню породу з точки зору міцності ріжуть вольфрамитовыми побідитовими і коронками, а грунт малої фортеці обробляють сталевими елементами. В кожному випадку обов’язково застосування засобів для обслуговування забою.
Для подачі води або вилучення керна можуть застосовуватися труби, шнекові пристосування, штанги для збільшення глибини колонкового буріння і промивні сальники. На складних ділянках при організації ступеневої конфігурації буріння також залучаються спеціальні перехідники з монтажною арматурою, позиціонери і стикові вузли.
Робочий процес
На першому етапі цільова майданчик очищається від сміття, дерну і сторонніх об’єктів. У декількох метрах від точки буріння формується яма для майбутнього зливу промивного розчину. Її глибина залежить від планованих обсягів роботи. Потім для розміщення самого бура пробоєм створюється отвір, після чого коронка інтегрується в механізм захоплення. На цьому етапі верстат колонкового буріння нарощується по вильоту робочої оснащення допомогою труб і перехідників. Далі починається обертання труби з різьбярами по крайках.
Після кожного проходу з заповненням насадки керном конструкція піднімається. При ручному методі обслуговування робітники отримують породу ударами молотка. У механізованих установках ця операція проводиться автоматично за допомогою спеціального штовхача. Потім виконується промивка, і бур знову занурюється у свердловину до моменту досягнення потрібної глибини. Для порід з тендітною нестійкою структурою по мірі збільшення глибини проходу використовуються зміцнюють обсадні труби. Вони не дають стінок обрушитися і порушити параметри буріння.
Переваги технології
З точки зору можливості отримання акуратного керна, це оптимальний спосіб буріння. В якості альтернативи можна рекомендувати застосування роторного долота, але і в цьому випадку неможливо домогтися настільки ж точною геометрії різання. Також зберігається і висока продуктивність. Потужні установки дозволяють за короткий проміжок часу виконувати серійну обробку цільової площі на кількох позиціях. Тому при комплексному підході до обстеження технологія колонкового буріння дає можливість вивчення підземного будови ґрунтів.
За допомогою даного методу можна стабільно проходити і високоміцні породи, серед яких гранітні і базальтові. Самі свердловини можуть бути многозабойными, восстающими і похилими – обладнання дозволяє формувати різні моделі розробки, варіюючи швидкість і розмірні параметри.
Недоліки технології
У числі головних мінусів колонкової техніки буріння називають необхідність застосування промивних розчинів, обмеження по глибині проходу і жорсткі вимоги до обслуговування інструменту. Самим чутливим у ході роботи буде фактор зносу труб. Ріжучі кромки швидко зношуються, після чого потрібно виконувати заточку або повне оновлення робочих сегментів. Тому навіть при розробці порід середньої міцності рекомендується застосовувати алмазне колонкове буріння свердловин з рясним використанням глинистого розчину. Взагалі, що стосується промивання, то без неї неможливо отримати якісний рез по колу керна зі збереженням працездатності функціональної оснастки. Багато організації практикують техніку сухого буріння, але в кінцевому підсумку вона обходиться дорожче і фінансовим, і з технічних ресурсів.
Висновок
Оптимізація технологічних підходів до виконання свердловин в різних напрямках зводиться до автоматизації процесу і скорочення кількості застосовуваних вузлів і агрегатів. Ставка робиться на багатофункціональність і практичність, що досягається, зокрема, за рахунок підвищення робочих якостей застосовуваних коронок. У випадку з колонковим бурінням варто підкреслити оптимізацію в самій схемі розробки свердловин. При всіх своїх недоліках, це найкраще рішення для забезпечення неглибокій вибірки породи. Причому дану технологію теоретично можна використовувати і в побутових умовах, задіюючи мелкоформатную оснастку і силове обладнання ручного типу.
