В чем преимущество технологий колонкового бурения скважин?

Технология колонкового бурения скважин (способ)

Колонковое бурение скважин представляет собой весьма популярный способ проделывания скважинных отверстий. В отличие от стандартных полнопроходных долот (чаще всего используют долот PDC), коронками пользуются более точечно. Они не разрушают породу по всему периметру, а вырезают ее с помощью давления по радиусу рабочего инструмента.

Алмазная коронка для колонкового бурения скважин больших габаритов

Такая технология дает бурильщикам много интересных преимуществ, о которых сейчас и пойдет речь в данной статье.

Область применения и особенности

Данный способ характеризуется тем, что грунт разрушается по кругу, очерчивая контуры диаметра будущей скважины. Когда осуществляется бурение колонками, внутренняя часть отверстия остаётся целой. Этот керн в последующем извлекается на поверхность.

Давление на грунт идет с помощью специальных коронок — пустотелых цилиндров со специальными резцами на одной из сторон. Эти резцы и выполняют основную работу по бурению. Они вгрызаются в породу, в то время как пустотелая часть попросту заполняется грунтом, что отсекается от общей матрицы.

Стоит заметить, что с помощью колонкового бурения можно разрабатывать не только горные породы, но и выполнять бурение на строительстве. Например, алмазные способы бурения коронками применяются для создания отверстий в монолитных железобетонных конструкциях. Более того, этот способ на стройке считается самым приоритетным.

Обратите внимание

Станок колонкового бурения устанавливается там, где необходимо проведение разведывательных работ. Он предназначен для получения цельных пород.

Такой способ идеален для проведения анализа структуры и свойства почвы, так как исследователям необходимо всего лишь извлечь грунтовый цилиндр из рабочей колонки.

Рассматриваемый способ обладает следующими особенностями:

Колонки для скважины способны извлекать из отверстия керны – целую часть грунта.
Буровые установки колонкового бурения рассчитаны на работу под различными углами к поверхности.
Коронки колонкового бурения способны обрабатывать грунты различной степени твердости.
Буровые станки колонкового бурения проделывают глубокие скважины, которые отличаются относительно небольшим диаметром.
Станки колонкового бурения имеют относительно небольшой вес, что обусловливает их маневренность.
Схематические изображение стандартной коронки для бурения скважин

к меню ↑

Принцип и технология работы

Технология колонкового бурения применяется для исследовательских работ. Для этих целей подойдёт классические автомобильные шасси на которое устанавливают бурильную установку, но на сложных рельефах могут использоваться и специальные машины. Например, устройства на гусеничном приводе или даже специальные системы, которые используют исключительно для бурения.

Станок колонкового бурения работает на высоких оборотах с момента запуска и до завершения технологического процесса. Это обусловливает тот факт, что колонки для скважины быстро изнашиваются под воздействием высоких нагрузок. Впрочем, скорость вращения можно регулировать, например, если надо пройти участок с мягкими породами, что склонны к осыпанию.

Источник: https://byreniepro.ru/vidy/kolonkovoe.html

Способ колонкового бурения

Способ выполнения скважин с применением такого способа является наиболее производительным. Его особенность состоит в том, что разрушение грунта производится не по полному объему сечения отверстия, а по кольцевому контуру.

Неразрушенная часть из середины ствола, называемая керном, выводится по внутреннему объему бурильной (колонковой трубы). Таким образом, колонковое бурение скважин позволяет получить точное подземное строение грунтов в зоне выполнения работ.

А поскольку способ позволяет бурить отверстия на глубину, исчисляемую тысячами метров, он является практически идеальным для геологической разведки в малоисследованных областях или участках.

Этому способствует также высокая производительность процесса, достигаемая за счет уменьшенной площади контакта бурильного инструмента с грунтами.

Бурильный инструмент при колонковом способе

В качестве грунторазрушающего устройства применяется специальный инструмент с твердосплавными режущими частями или алмазными вставками.

Рис.1. Бурильная коронка с твердосплавными сменными резцами для колонкового бурения.

На кольцеобразном корпусе из легированной стали крепятся специальные замки для установки режущих пластин из твердого сплава. Пластины крепятся винтами и, по мере износа или притупления, заменяются на новые. На корпусе выполняется трапецеидальная многозаходная резьба для установки на бурильную колонковую трубу.

Конструкция коронки и технология способа бурения позволяет проходить самые твердые скальные породы при сохранении достаточной производительности. Этому способствует также применение воды или глинистого раствора в процессе проходки ствола. Кроме назначения выноса продуктов бурения из скважины, эти среды работают и как смазывающе-охлаждающие жидкости.

Трубы колонковые (обсадные)

Эти изделия производятся по специально разработанному ГОСТу 51682-2000. Их назначение – колонковое бурение при разведке на твердые полезные ископаемые, для добычи воды, разведочно – геологических изыскательских работах и в строительстве для получения лидерных скважин.

Одной из распространенных исполнений изделия колонковые трубы являются изделия с соединениями в виде ниппелей. Оба конца таких деталей имеют наружную резьбу, а сами трубы – внутреннюю.

Рис.2. Труба колонковая и ниппель к ней

Материалом для изготовления обоих изделий является сталь по группе прочности «К», по согласованию с потребителем применяется сталь марки 45.

Важно

Чтобы повысить устойчивость поверхности к износу, колонковые трубы по их концам на расстоянии порядка 500 мм подвергаются закалке с применением ТВЧ.

Для таких изделий твердость поверхности должна быть не менее 40 единиц по Роквеллу. А чтобы исключить «заедание» резьбы, ниппеля обрабатываются способом карбонитрации.

Твердость поверхности по резьбе не менее 50 Роквелла. Длина ниппелей стандартная и составляет 170 мм.

Колонковые трубы допускается использовать по прямому назначению повторно.

Длины изделий варьируются в пределах 0.4 – 6 метров в зависимости от применяемых технологий бурения и особенностей применяемого для этого оборудования. Длина труб оговаривается в договоре на их поставку

Технологические особенности колонкового способа

Колонковое бурение скважин производится следующим образом:

Рис.3. Схема колонкового бурения

В задании на выполнение работ указывают географические координаты скважины ее назначение и параметры.
Бурящая организация самостоятельно добирается до места назначения, применяя для этого самоходные бурильные установки на базе различных средств грузового автотранспорта или на гусеничном ходу.
Производится подготовка площадки под установку буровой установки, которая должна быть строго горизонтальной.
Изготавливаются емкости для воды или глинистого раствора, применяемого при бурении скважины.
Обычно для промывки скважины применяется чистая вода. Но при прохождении водно-песчаного слоя необходимо использовать глинистый раствор, в процессе бурения укрепляющий стенки шурфа от обрушения. В специальных случаях вместо глины применяется жидкое стекло.
Применение промывки при прохождении рыхлых гравийно – каменистых горизонтов неэффективно, ввиду того, что промывочная жидкость активно уходит внутрь грунта. В таких условиях единственным вариантом продолжения бурения является обсадка стенок скважины металлической трубой.
При необходимости исследования геологического разреза местности в месте бурения, керноприемник периодически извлекают для исследования образцов кернов.
В определенных условиях колонковое бурение становится более эффективным при продувке скважины сжатым воздухом от компрессора.
Колонковое бурение скважины по твердым грунтам возможно с обсаживанием ее стенок только при достижении проектной глубины.
Способ позволяет осуществлять бурение под углом, а также для проходки горизонтальных «проколов». В таком случае обсадка применяется с самого начала процесса.

Оборудование для колонкового бурения

Чем бурить скважину при использовании технологии колонкового процесса, зависит от ее размеров и назначения. Спектр машин и приспособлений весьма разнообразен и широк.

Рис.4. Малогабаритная буровая установка
Рис.5. Буровые станки и установки различного назначения

Буровые станки и установки производятся по всему миру, что говорит о популярности способа водообеспечения из скважин. Для промышленного и разведочного бурения производятся агрегаты на базе тяжелых грузовиков, тракторов или вездеходов.

А вот для водоснабжения предлагается целая гамма легкого оборудования, пригодного как для предприятий малого бизнеса, так и для использования при самостоятельном исполнения скважин на воду.

Оборудование производится практически во всех странах мира.

Рис.6. Мобильная буровая установка на гусеничном ходу

Достоинства и недостатки колонкового бурения

К несомненным положительным сторонам процесса следует отнести такие, как:

относительно высокую скорость проходки на любых грунтах, снижающую себестоимость объекта в целом;
возможность подробного изучения геофизических данных на участке бурения по кернам;
пониженную энергоемкость процесса.

В то же время имеется существенный недостаток, характерный для всех процессов, при которых применяется глинистый раствор – возможное заиливание водоносного слоя продуктами промывки при вскрытии пласта.

Советуем почитать: Обсадная труба

Возможно вам также будет интересно почитать: Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

Источник: https://oburenie.ru/skvazhiny/kolonkovoe-burenie.html

Технология колонкового бурения: особенности процесса, преимущества и недостатки

Сегодня часто используется бурение скважин. Благодаря этому мы получаем чистую питьевую воду и не зависим от сферы коммунальных услуг. Как вариант применяют колонковое бурение, которое считается наиболее эффективным за счёт частичного разрушения грунта по кольцевому контуру.

Это делает скважину жесткой, позволяет сопротивляться с большими нагрузками и служить дольше. В отличие от других способов и инструментов для бурения, подобная технология позволяет углубляться до 1000 м, что совершенно не ограничивает рабочих в зависимости от территории проведения работы.

Высокая эффективность рабочего процесса определяется производительностью бурильной установки, что вызвано уменьшением площади контакта фрезы с породой грунта.

Технологические особенности способа

Говоря о технологических особенностях, стоит выделить следующие аспекты и нюансы проведения работы:

Для колонкового бурения подойдёт не только плотный, но и сыпучий грунт. Наличие большого разнообразия коронок позволяет бурить максимально плотные и твёрдые породы грунта.
Ствол скважины на выходе получается идеально ровным, что обусловлено особенностями механизма. Наличие современного оборудования позволяет выполнять работы даже при наличии неровного ландшафта местности.
Трубы, образующие колонну, можно использовать повторно, поскольку срок службы не ограничен.
Оборудование для колонкового бурения предполагает своевременную замену коронки, поскольку спустя время она приходит в негодность и затупляется. Для увеличения срока службы коронки перед использованием новой насадки рекомендуется производить долбление грунта, что значительно продлевает срок службы изделия.
Для идеального колонкового бурения площадка с буром должна находиться в ровной горизонтальной плоскости.

Если говорить о бытовой сфере деятельности подобных систем, то колонковый способ бурения предполагает монтаж бурильного оборудования на грузовые автомобили, где, например, выделяют Камаз, МАЗ, Урал и прочие варианты. Это добавляет проходимости, позволяет добираться в самые отдаленные уголки.

Наличие двигателей внутреннего сгорания позволяет использовать энергию этого двигателя для непосредственной работы автономно.

Сферы использования подобной технологии

Практика показывает, что колонковый бур можно использовать в следующих отраслях:

Горнодобывающая промышленность. Здесь крайне важно определить тип горной породы, чтобы правильно подобрать переходники с керном под буровую установку и изучить тип горной породы. Именно поэтому часто достают сам бур, чтобы определить породу залегания на конкретном участке.
Водоснабжение в частной и промышленной сфере. Благодаря возможности бурить на большую глубину, такие системы широко используются в вопросах колонкового бурения скважин для водоснабжения домов и поселков городского типа.Такой способ позволяет получить экологически чистое строительство скважины. При соблюдении технологии вода на выходе получится чистой, что позволит ей использоваться даже в закрытом контуре отопления, пропуская через тепловые насосы. Но, чтобы этого добиться, важно провести геодезическое сопровождение строительства.
Строительство. В основном такие установки используются для бурения в капитальном строительстве. То есть, при возведении многоэтажных домов сегодня активно используется технология свайных фундаментов, предполагающая предварительную подготовку основания. Для этого важна геологоразведка и инженерно-экологическое изыскание, которое позволяет определить залегание породы, наличие крупных камней на той или иной глубине. В подготовленное отверстие либо заливают или забивают сваю, либо устанавливают железобетонную конструкцию.

Особенностью такой технологии можно считать возможность пробурить грунт под нужным углом, а также в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Суть технологии

В технологии колонкового бурения скважин грунта лежит разрушающий механизм, который представляет собой режущий элемент с алмазными проходками. Наличие алмазной коронки позволяет в короткие сроки проходить грунт на большую глубину независимо от диаметра.

По причине того, что количество оборотов вращения алмазной коронки будет высоким и сопротивление грунта также будет значительным, сама буровая установка должна быть тяжелой и мощной.

В качестве основы и мобильной установки выбирают грузовой автомобиль.

Сама коронка, а также специальная труба, на которой насажена фреза, должна быть выполнена из стали твердой породы, в том числе содержащей вольфрам, победит и алмаз. В качестве трубы используется пустотелый цилиндр.

Какие типы коронок могут применяться для колонкового бурения:

Применение алмазных резцов по периметру трубы позволяет бурить равномерно, не разрушая грунт изнутри. Установка колонкового бурения при наличии бура диаметром до 160 мм позволяет преодолеть за одну смену 3 сотни метров. Именно это и является ценным преимуществом системы во время проведения геологоразведки.

Если геологоразведка прошла удачно, по этому же самому месту можно произвести повторное бурение, что в дальнейшем позволит оборудовать полноценную скважину или добывать твердые полезные ископаемые.

Этапы процесса

Весь технологический процесс работы можно разбить на следующие этапы:

Подготовка рабочей поверхности и изучение кадастрового плана. Здесь важно обустроить нормальный процесс подъезда к месту бурения, освободить от постороннего мусора и травы. Важна выкипировка участка для улучшения качества выполняемой работы.
В работе будет использоваться не только бурильная установка, но и машина с промывочной жидкостью. Для слива необходимо недалеко от места колонкового бурения выкопать яму до 2 кубических метров для слива отработанной жидкости от шлама.
На месте колонкового бурения необходимо пробить грунт, чтобы там разместить основную часть ствола и впоследствии наращивать ее по мере необходимости.
Во время колонкового бурения внутренняя полость трубы будет заполняться отработанным грунтом. Именно поэтому необходимо чаще извлекать из трубы породу на поверхность. После извлечения труб бур снова погружают в землю и бурят до достижения необходимой глубины.

Во время бурения необходимо промывать отверстия для упрощения рабочего процесса. Если же это невозможно по ряду причин, то работа может быть выполнена на сухую, что крайне нежелательно для режущего элемента. В случае использования алмазной коронки, соединенной с трубой, специалисты применяют эмульсию специального типа.

Если работы выполняются по песчаному грунту, то в эту эмульсию необходимо добавлять жидкое стекло, а также массу, содержащую глинистый раствор, что может укрепить стенки колонны.

Если мы говорим о работе в неустойчивой почве, то для укрепления столбика колодца необходимо обустраивать обсадную трубу. При этом сама технология промывки может быть заменена продувкой сжатым воздухом.

Как на практике происходит процесс колонкового бурения с промывкой скважины:

Преимущества и недостатки колонкового бурения

Среди преимуществ и недостатков колонкового бурения можно выделить следующие моменты:

Высокая скорость колонкового бурения, что достигается точным воздействием режущих элементов. Это же снижает и степень разрушения породы грунта. Отсюда высокая производительность и быстрая скорость сдачи объекта.
Возможность произвести геологоразведку, что значительно ускоряет дальнейшие этапы шнекового бурения.
Большая область применения, включающая в себя строительство, оборудование скважин, а также прочие сферы.
Возможность смены коронки, что позволяет за одну смену пробурить огромное количество метров. При этом частота оборотов долот может регулироваться, что дает возможность подстраиваться под тип грунта.

В конечном счете работа по обустройству дешевле, поэтому и конечному потребителю скважина обходится меньше.

Что касается недостатков, то сюда можно отнести необходимость использования промывки, а также глиняного раствора для дополнительного укрепления стенок скважины. Если этого не делать, то сухое колонковое бурение будет стоить еще дороже, чем воспользоваться шнековым буром или роторной буровой установкой.

Источник: https://provodoprovod.ru/skvajina/kolonkovoe-burenie

Что такое колонковое бурение скважин

КОЛОНКОВОЕ БУРЕНИЕ (а. соre drilling; н. Kernbohren; ф. forage carottant, carottage; и. perforacion соn extraccion de testigos, sondeo соn extraccion de testigos) — бурение. при котором разрушение породы осуществляется по периферийной части забоя. с сохранением колонки породы (керна). Исследование керна даёт характеристику проходимых бурением пород.

Колонковое бурение предложено швейцарцем Ж. Лешо в 1862. Применяется в породах любой твёрдости при бурении на нефть и газ. поисках и разведке месторождений твёрдых полезных ископаемых. геолого-съёмочных и картировочных работах, гидрогеологических, инженерно-геологических и геохимических исследованиях.

При колонковом бурении очистка забоя осуществляется с помощью бурового насоса или компрессора путём нагнетания через колонну бурильных труб воды. глинистого раствора. эмульсии, полимерных жидкостей, пены, аэрированного раствора или сжатого воздуха.

Совет

Керн из скважины извлекается путём подъёма колонны бурильных труб, съёмными керноприёмниками или путём непрерывной транспортировки керна через двойную или одинарную колонну труб обратным потоком промывочной жидкости в процессе бурения (см. Гидротранспорт Керна ).

Диаметры применяемых коронок для геологоразведочного бурения 36-151 мм, для эксплуатации месторождений нефти и газа — до 305 мм. Максимальная глубина колонкового бурения достигнута при бурении Кольской сверхглубокой скважины (свыше 12 км).

В зависимости от твёрдости и абразивных свойств горных пород для бурения используют буровые коронки и буровые долота колонковые.

Частота вращения породоразрущающего инструмента при геологоразведочном бурении от 100 до 3000 об/мин, при эксплуатации месторождений на нефть и газ — от 60 при роторном бурении до 800-900 об/мин при турбинном бурении.

Колонковым бурением проходят вертикальные, наклонные, восстающие, многозабойные скважины в породах с разнообразными физико-механическими свойствами.

Перспективно колонковое бурение, исключающее подъём бурильной колонны для извлечения керна, получает распространение плавное регулирование частоты вращения инструмента и автоматизация регулирования режимных параметров бурения.

Колонковое бурение это:

вращательное бурение, при котором разрушение породы осуществляется не по всей площади забоя, а по кольцу с сохранением внутренней части породы в виде Керн а. При К. б. частицы разрушенной породы удаляются из забоя и выносятся на поверхность промывочной жидкостью, нагнетаемой буровым насосом в колонну бурильных труб.

Выбуренный керн входит в колонковую трубу и по мере углубления скважины заполняет её. Периодически керн заклинивают, отрывают от забоя и поднимают на поверхность. К. б. осуществляется буровыми установками, с помощью которых производятся спуск и подъём инструмента, вращение и подача бурового снаряда и др. операции.

В зависимости от твёрдости и абразивных свойств горных пород для бурения используются буровые коронки (или долота) различных типов (см. Долото буровое. Коронка буровая ). К. б. проходят вертикальные, наклонные, восстающие, многозабойные скважины в породах с самыми разнообразными физико-механическими свойствами. К. б.

Обратите внимание

применяется, как правило, при разведке твердых полезных ископаемых, а также в инженерно-геологических изысканиях. См. также Бурение .

Лит.: Воздвиженский Б. И. Волков С. А. Разведочное колонковое бурение, М. 1957; Куличихин Н. И. Воздвиженский Б. И. Разведочное бурение, М. 1966; Марамзин А. В. Бурение геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые, Л. 1969.

Б. И. Воздвиженский.

Схема обуривания керна при колонковом бурении: 1 — буровая коронка; 2 — керн; 3 — колонковая труба; 4 — переходник; 5 — колонна бурильных труб для подачи промывочной жидкости к забою, вращения коронки и передачи осевой нагрузки на неё.

Большая советская энциклопедия. — М. Советская энциклопедия. 1969—1978 .

Смотреть что такое «Колонковое бурение» в других словарях:

Колонковое бурение — (a. core drilling; н. Kernbohren; ф. forage carottant, carottage; и. perforacion con extraccion de testigos, sondeo con extraccion de testigos) бурение, при к ром разрушение породы осуществляется по периферийной части забоя, c сохранением … Геологическая энциклопедия

колонковое бурение — — [https://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN core boringcoring … Справочник технического переводчика

Колонковое бурение — Колонковое бурение вид быстровращательного бурения, при котором разрушение породы происходит по кольцу, а не по всей площади забоя. Внутренняя часть породы в виде керна, при этом, сохраняется. Данная разновидность бурения является одним из… … Википедия

Колонковое бурение — ► core boring, coring, core drilling Бурение скважин, при котором сохраняется колонка в форме вытянутых цилиндров пробуриваемых пород, так как бурением разрушается только кольцевое пространство у стенок скважины. Поднятый из скважины… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

КОЛОНКОВОЕ БУРЕНИЕ — способ вращательного бурения скважин и шахтных стволов твердосплавными резцами или алмазными наконечниками, при к ром разрушение горной породы осуществляется по периферийной (кольцевой) части забоя с сохранением нетронутой центр. части (керна).… … Большой энциклопедический политехнический словарь

колонковое бурение общепринятыми методами — — [https://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN conventional coring … Справочник технического переводчика

колонковое бурение с обратной промывкой и доставкой кернов давлением бурового раствора через бурильную колонку — — [https://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN reverse circulation coring … Справочник технического переводчика

колонковое бурение с промывкой ствола скважины — — [https://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN fluid core drilling … Справочник технического переводчика

колонковое бурение со съёмным керноприёмником — — [https://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN retrievable coringwireline drillingwireline core driller … Справочник технического переводчика

алмазное колонковое бурение — — [https://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN diamond core drilling … Справочник технического переводчика

В чем преимущество технологий колонкового бурения скважин?

Колонковое бурение скважин представляет собой весьма популярный способ проделывания скважинных отверстий. В отличие от стандартных полнопроходных долот (чаще всего используют долот PDC ), коронками пользуются более точечно. Они не разрушают породу по всему периметру, а вырезают ее с помощью давления по радиусу рабочего инструмента.

Алмазная коронка для колонкового бурения скважин больших габаритов

1 Область применения и особенности

Читайте также: Фитинги kan therm inox

Обратите внимание

Станок колонкового бурения устанавливается там, где необходимо проведение разведывательных работ. Он предназначен для получения цельных пород.

Рассматриваемый способ обладает следующими особенностями:

Колонки для скважины способны извлекать из отверстия керны – целую часть грунта.
Буровые установки колонкового бурения рассчитаны на работу под различными углами к поверхности.
Коронки колонкового бурения способны обрабатывать грунты различной степени твердости.
Буровые станки колонкового бурения проделывают глубокие скважины, которые отличаются относительно небольшим диаметром.
Станки колонкового бурения имеют относительно небольшой вес, что обусловливает их маневренность.

Схематические изображение стандартной коронки для бурения скважин

1.1 Принцип и технология работы

Технология колонкового бурения применяется для исследовательских работ. Для этих целей подойдёт классические автомобильные шасси на которое устанавливают бурильную установку. но на сложных рельефах могут использоваться и специальные машины. Например, устройства на гусеничном приводе или даже специальные системы, которые используют исключительно для бурения.

Для продления её жизнеспособности применяются специальные устройства, которые снижают вибрационные действия. Колонковый способ предполагает обязательную процедуру промывки. Буровой станок колонкового бурения использует для этих целей воду или специальные растворы, которые способствуют защите скважины от разрушений и обвалов.

Важно

Алмазное устройство осуществляет бурение только по краю. Внутренняя порода заполняет ствол шнека и поднимается на поверхность. Колонковый способ предполагает, что все используемые в работе инструменты соответствуют соосности формируемой скважины.

Буровой станок колонкового бурения способен работать с высокопрочными породами. Более того, в таких условиях он даже производительнее стандартных матричных или шарошечных долот, так как прилагает меньше усилий для разработки аккуратных отверстий в грунте.

Установки для колонкового бурения на автомобильном шасси

Для этих целей необходим специальный твердосплавный инструмент. Алмазное породоразрушающее устройство подлежит замене или восстановлению в случае потери своих физических кондиций. Новую коронку перед использованием следует обработать бурильным долотом. В некоторых случаях достаточно просто заменить кольцо с резцами на коронке.

После того, как механизмы бурового станка колонкового бурения выполнили свою миссию, в работу включаются шнековые машины, которые завершают процесс бурения скважины .
к меню ↑

1.2 Оборудование для колонкового бурения

Как вы сами понимаете, в работе придется применять различного рода оборудование. Для данного вида работ применяют следующий инструмент:

Колонковые снаряды, которые бывают стандартными и тонкостенными. Первые рассчитаны на вертикальные работы вниз и вверх по горизонту, а также для горизонтального бурения до 45 градусов. Вторые используются исключительно для горизонтального бурения.
Алмазные коронки представляют собой породоразрушающий инструмент, которым оборудуется буровая установка для колонкового бурения. Эти устройства с одинаковым успехом справляются и с твердыми, и с рыхлыми породами.
Штанги и стальные обсадные трубы. которые необходимы для формирования прочной внутренней поверхности скважины.
Переходники применяются для стыкования резьбовых соединений, в том числе на буровых штангах. комплектующих, промывочных сальниках, вращателях.
Промывочные сальники пробки, которые обеспечивают подъём керна из скважины.
Колонковые долота служат для углубления скважинного отверстия.

2 Этапы и нюансы колонкового бурения

Теперь рассмотрим непосредственно технологию бурения, так как в ней тоже есть свои нюансы. На них стоит обратить внимание в обязательном порядке.

Применение технологии колонкового бурения

Буровая установка для колонкового бурения в ходе работы выполняет следующие этапы:

Подготовка поверхности, где будет производиться монтаж установки.
Формирование ям в грунте в непосредственной близости от площадки для закачки промывочного раствора. После этих работ начинается процесс бурения скважин.
Бурение, когда буровой снаряд вращается и проникает в почву. Параллельно с этим процессом в отверстие подаётся промывочная жидкость: вода или специальный раствор.
Наполнение трубы керном. Периодически шнек необходимо извлекать на поверхность, по керну можно без труда определить глубину сформированного отверстия.

Первые два этапа выполняются скорее рабочим персоналом. Последние же два — это уже использование непосредственно бурильной системы колонковой разработки.

При работе необходимо обращать внимание на следующие нюансы:

Бурение скважин для воды следует производить с промывкой. Воду применяют там, где присутствует устойчивый грунт. Когда обрабатывается песчаная порода, то для промывки применяется специальный раствор, который укрепляет скважину. Для этих целей подходит жидкое стекло или глинистая масса.
Вместо промывочного раствора может применяться воздух, который поступает в скважину по колонковой трубе.
Когда работа ведётся на неустойчивом грунте, то применение промывочных жидкостей неэффективно. Укрепление скважин производят обсадными трубами.
Частота вращения бурового снаряда регулируется в зависимости от прочности грунта.
Если работы ведутся в слоях твердых пород, то установка обсадных труб производится на заключительном этапе бурения.

2.1 Пример применения технологии колонкового бурения скважин (видео)

Источники: https://www.mining-enc.ru/k/kolonkovoe-burenie, https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/96999/Колонковое, https://byreniepro.ru/vidy/kolonkovoe.html

Источник: https://rusbyr.ru/chto-takoe-kolonkovoe-burenie-skvazhin.html

Колонковое бурение как безошибочный метод определения месторасположения скважины на воду

Выбор месторасположения скважины на воду должен быть основан на результатах исследований, в том числе гидрогеологических. Один из самых точных методов исследования недр — бурение разведывательной скважины. Один из самых востребованных видов бурения разведывательной скважины — колонковое.

Технология колонкового бурения скважин ↑

Основное отличие колонкового бурения — разрушение проходимой породы по периферии забоя с полным сохранением ее центральной части в колонковой колонне.

Чтобы было понятно: если на перфоратор прикрепить круглую коронку, вгрызться ею в цемент, получим мини-модель колонкового бурения, показывающую сам принцип — в цементе будет вырезан тонкий круг, центр останется в целости и сохранности.

Правда, «керн» мы не вырвем из цемента (нечем заклинивать), но не суть — именно так проходит колонковое бурение скважин.

Установка на колесной базе

Процесс поэтапно:

Коронку соединяют с колонковой трубой.
Колонковую трубу соединяют с бурильными трубами, наращиваемыми по мере проходки.
Верхнюю бурильную трубу закрепляют в шпинделе бурового станка, работающего от двигателя посредством ременной передачи.
Станок вращает трубы, коронка разрушает породу по периферии забоя.
Образующийся в центре керн наполняет колонковую трубу.
Насос подает промывочный раствор через шланг, сальник, бурильные трубы.
Выходящий на поверхность раствор выносит разрушенную породу, проходит по желобам, где оседает шлам.
Очищенный раствор насос вновь подает на забой.

Шпиндельный станок

При полном заполнении колонковой трубы керном его заклинивают, отрывают и поднимают наверх вместе со снарядом. Для этого прекращают бурение. Процесс останавливают и для смены рабочей коронки, когда она приходит в негодность (затупляется).

Режим бурения определяют по следующим параметрам:

вид коронки,
количество оборотов,
объем и качественные характеристики промывочной жидкости,
осевая нагрузка.

Зачастую используют утяжеленные бурильные трубы, и это не прихоть — их применяют не только для повышения нагрузки на коронку и снижения износа оборудования, но и в целях предотвращения отклонения скважины от вертикали.

В зависимости от состояния забоя в качестве промывочной жидкости используют:

аэрированный раствор,
глинистый раствор,
пены,
полимерные жидкости,
сжатый воздух,
эмульсии.

Керн извлекают двумя способами:

Подъем бурильной колонны — столбик пород заклинивают и отрывают от забоя, поднимают вместе с колонной.
Гидротранспорт — через бурильную колонну керн непрерывно подается на поверхность под давлением промывочного состава.

Второй метод считается перспективным. Продолжают разработки по его усовершенствованию, включая плавную регулировку скорости вращения в автоматическом режиме.

Скорость колонкового бурения скважин высока:

роторным методом — 100–3000;
турбинным — 60–900 оборотов в минуту.

УБМ-230-03

Инструментарий для колонкового бурения ↑

В колонковом бурении используют:

колонковую трубу;
колонну бурильных труб;
коронку или колонковое долото (в зависимости от абразивных свойств и твердости исследуемых пород);
муфтово-замковые, ниппельные соединения;
промывочный сальник;
тройной переходник;
шламовую трубу.

В спускоподъемных операциях используют ключи, подкладывающие вилки, элеваторы.

Коронка — кольцо, сделанное из трубной заготовки. На изготовление идут:

вольфрам,
победит,
сталь.

На рабочем конце коронки находятся резцы, изготовленные из алмазов или твердых сплавов. По сути, коронка — кольцо с расточенной на конус внутренней поверхностью и правой трапецеидальной наружной резьбой в верхней части.

Коронки

Преимущества колонкового бурения скважин ↑

Впервые метод был предложен еще в 1862 году господином Лешо. Минуло полтораста лет с хвостиком, а колонковое бурение до сих пор востребовано, да еще считается перспективным. Причина длительности нахождения метода на пьедестале в его преимуществах:

столбике керна, извлекаемом на поверхность в целости, что открывает возможность тщательного исследования недр: керн показывает пласты в разрезе, ни один другой способ не дает таких точных данных;
использовании сравнительно легкого оборудования;
возможности бурения с отклонением вплоть до горизонтального: с применением этого метода проходят вертикальные, восстающие, многозабойные, наклонные скважины;
проходке любых пластов, включая базальтовые и гранитные;
малом диаметре пробуренной скважины (при разведке месторождений нефти — до 305 мм; воды — до 151 мм) при откровенно большой ее глубине.

Кольская сверхглубокая скважина была пробурена этим способом. На 7000 м произошел обрыв колонны в нестандартных грунтах; дальше бурили с отклонением и достигли отметки в 12 262 м — беспрецедентный результат в разведывательном бурении.

Колонковое бурение скважин в гидрологической разведке ↑

В обустройстве скважин на воду колонковое бурение — один из самых точных методов разведки. Он обеспечивает качественное вскрытие водоносного пласта, не оставляя места для предположений — поднятый на поверхность керн наглядно демонстрирует структуру пройденных грунтов и пород.

Не забываем: от качества вскрытия пласта напрямую зависят срок службы скважины и ее дебит. Они-то и составят экономию, хотя изначально кажется, что с разведывательным бурением выйдет дороже. Кроме того, пробуренную скважину можно использовать, продолжив ее обустройство после поднятия керна на поверхность (если его не подавали гидротранспортом).

Видео: колонковое бурение скважины ↑

Колонковое бурение проводят приблизительно как показано в ролике. То есть достоверны техника и сам процесс, а вот детали требуют пристального внимания.

По всей видимости, дыру сделали исключительно для съемок. Вокруг предполагаемой скважины нет приямков. Промывочная жидкость ведет себя как ей хочется. Выбросы бесконтрольны.

На деле жидкость должна поступать в специально обустроенное заглубление, где выносимая порода будет оседать. Насос перекачает оттуда раствор и заново направит его на промывку забоя.

В углубление раствор поступает по специальным желобам. Эти земляные работы проводят на предварительном этапе.

Мы не зря приводим в пример именно этот ролик: знание, как не надо делать — половина успеха. Самостоятельное колонковое бурение абсолютно бессмысленно: грамотно проанализировать керн могут только специалисты, и обращение к ним — необходимость.

Однако контролировать этих специалистов вполне возможно и даже нужно. Показанное в видео неприемлемо. Даже если промывочную жидкость не используют вторично, то отвести ее должны туда, куда вам надо, а не уделывать весь участок выбросами породы.

Источник: https://aqua-guru.ru/skvazhina/kolonkovoe-burenie.html

Колонковое бурение скважины

Технология колонкового бурения

Разведка месторождений на твердые полезные ископаемые, выполнение гидрогеологических и инженерно-геологических исследований осуществляется методом колонкового бурения. В зависимости от рельефа, подъездного пути и проектной глубины используются стационарные станки Зиф 650 или из ряда ЗиФ 1200.

Самоходные буровые установки УКБ на шасси автомобилей высокой проходимости Маз, КАМаЗ или КРаЗ бурят скважины до 500 метров с приводом от верхнего ДВС. Площадка вокруг запроектированной точки заложения скважины разравнивается для монтажа бурового оборудования.

По завершении установочных работ в заданном направлении, ведется забурка скважины, с последующим закреплением устья направляющей трубой. В устойчивых породах, промывка ствола ведется с применением воды.

Совет

В неустойчивых грунтах используются глинистые растворы, которые призваны укреплять стенки ствола от осыпания и разрушений.

Поскольку колонковое бурение скважины ведется на высоких оборотах, то во избежание интенсивного трения бурильных труб о стенки ствола, применяются специальные эмульсии. Обычно, эти поверхностно-активные включения (ПАВы) ориентированы на уменьшение вибрации бурильной колонны и их износа.

Колонковое бурение сопровождается разрушением породы не сплошным забоем, как при проходке артезианских скважин. Этот способ ведется, как правило, кольцевой алмазной или твердосплавной коронкой. Метод позволяет через полость коронки извлечь керн – монолитный столбик породы, по составу которой определяется наличие тех или иных полезных ископаемых.

В процессе работ, коронка, колонковая, переходник и набор нижних штанг должны строго соответствовать соосности. В интервалах высокой твердости пород между коронкой и трубой навинчивается твердосплавной расширитель.

Это необходимо для калибрования ствола, с тем, чтобы увеличить работоспособность разрушающего инструмента. Помимо этого, перед спуском новой коронки, для разрушения остатков керна, дно скважины обрабатывается долотом.

Подобная процедура предохраняет внутреннюю прослойку алмазов на коронке от разрушения керновым остатком.

Особенности колонкового бурения скважин

Колонковый способ, применяют на разведочных, артезианских скважинах большой глубины, в скальных трещиноватых породах. Особенность способа заключается в кольцевом разрушении породы, которая вымывается промывочной жидкостью. Раствор же подается в колонну труб грязевым насосом.

Проходка скважин осуществляется вращением бурового снаряда, при котором породоразрушающая дробовая, твердосплавная или алмазная коронка внедряется в грунт. Образуемая при этом кольцевая выработка в виде керна входит в колонковую трубу с последующим подъемом его на поверхность.

Метод успешно применяется для проходки на воду в однородных или трещиноватых интервалах на больших глубинах. При прямой промывке, промывочная жидкость по бурильным трубам достигает забоя, остуживает коронку и по зазору между стенкой ствола и колонной труб выбрасывает на поверхность выбуренный шлам.

Обратите внимание

Процесс движения раствора при обратной промывке происходит в обратном направлении.

Промывку можно заменить продувкой воздухом. Преимущество этого варианта в том, что отпадает необходимость в жидкости или растворе. Но метод применим в породах, в которых вода отсутствует.

Достоинства колонкового способа бурения

Метод применим для пород XII категории по шкале Протодьяконова, вертикальной и наклонной конструкции на глубину до 1000 п. м. Важным достоинством колонкового способа считается вынос на поверхность цельного кернового материала. Помимо разведанных водоносных горизонтов, по керну определяется картина геологического разреза для обоснования наличия месторождения полезных ископаемых.

Но главное преимущество в высокой скорости проходки в породах от V категории и выше.

Объем бурения с использованием промывки технической водой или промывочной жидкостью составляет до 85%.

Для удержания стенок скважины, особенно, в водоносных слоях в глинистые растворы добавляются поверхностно-активные эмульсии.

Колонковое бурение обладает и экономическими показателями. Поскольку разрушение породы осуществляется не сплошным забоем, то сокращаются осевые нагрузки и, соответственно, энергетические затраты. Эффектным являются и сами буровые установки, отличающиеся компактностью, маневренностью, способностью вести работы в труднодоступных местах.

Недостатки колонкового способа бурения

В трещиноватых породах нередко происходит заклинивание керна, что приводит к дополнительному извлечению колонковой трубы и выбиванию керна.

Быстрое притупление коронки, вследствие ее перегрева и прихватывания в твердых породах. При этом приходится уменьшать скорость подачи, осевую нагрузку и использовать охлаждающую жидкость.

Маленькое сечение, до 160 мм, что исключает возможность использовать более мощные погружные насосы.

Стоимость колонкового бурения скважины

Стоимость 1 п. м. проходки в зависимости от отдаленности объекта, способа бурения, начального диаметра и конечной глубины, варьирует, обычно от 350 рублей.

На цену напрямую влияет категория пород по буримости, коэффициент высотности и уклона, если работы предстоят проводить на склоне.

В частности, колонковое бурение диаметром 160 мм по XII категории, на глубину 200 метров, составит 503 рубля за 1 метр погонный.

Важно

На стоимость могут влиять разные факторы, которые решаются в индивидуальном порядке.

Источник: https://byrim.com/mehanicheskoe-burenie/kolonkovoe-burenie-skvajiny.html

Технология бурения скважин колонковым способом

Колонковое бурение скважин — это одна из технологий, которая определяет ровное вырезание скважины в породе с помощью острых резцов, установленных на специализированной трубе.

Ее отличием от стандартного бурения является использование особого бура с нарезными краями, которые лишь вырезает по краям породу, сохраняя ее внутренние и внешние края цельными.

Также такое колонковое бурение проходит по быстрому способу, скорость которого в разы превосходит классический метод с разрушительным действием окружающей породы.

Образованный керн в дальнейшем изымается. Это один из эффективных способов для определения состава твердой породы на конкретном участке.

Особенности данной технологии

Бурение колонковым способом проходит с помощью полой трубы, окончание которой имеет острые зубья. Они могут иметь алмазное покрытие для более твердых пород. Придаваемым давлением острые резцы по краям трубы врезаются в участок породы для нефтяного бурения и проводят ее разрезание, углубляясь все больше.

Внутренняя часть керна остается внутри полости, после чего изымается.

Создание нефтяных или других скважин может также проводится и другими типами коронок:

Вольфрамитовые коронки;
Алмазные коронки;
Стальные коронки.

Выделяют следующие преимущества бурения нефтяных и других скважин колонковым методом:

В процессе создания нефтяных и других типов скважин сохраняется целостность керна и боковых зон породы.

В дальнейшем ее можно извлекать для научного исследования;
Создание нефтяных и других скважин может проводиться под различным углом, независимо от уровня твердости породы и ее физического состава.

Для более плотных участков используется подмывание водой или раствором из глины;
Технология подразумевает наличие глубоких, но небольших в диаметре скважин;
Относительная доступность данного способа, а также легкий вес основной конструкции для создания нефтяных скважин.

Технология колонкового бурения скважин

Технология такого процесса подразумевает использования нескольких типов оборудования. Их отличие составляет в потенциальной мощности и типе передвижного кузова. Например, передвижной гусеничный транспорт с установленной системой будет иметь преимущество на участках с мягкой породой.

Важно учесть, что создание нефтяных месторождений должно проходить при высоких оборотах механизма, так как сама коронка имеет риск быстрого износа. Это эффективный способ для создания глубоких скважин.

Процесс промывки самой коронки, что предотвращает ее нагревание, обеспечивается водой или раствором из глины.

Обычно, возле самой буровой установки и насоса установлен отдельный небольшой резервуар для хранения промывочной жидкости.

Такая технология в данном случае ведется при помощи колонковой трубы, коронки и буровой трубы, что проходит через весь участок породы. Сальник на поверхности приводит в действие механизм промывки системы.

Бурение колонковым способом требует наличия определенного списка оборудования:

Снаряды колонковые. Они существуют двух основных типов: с тонкими простенками и стандартные. Первые применяются для горизонтального бурения любых типов пород, в то время как вторые – для вертикального и незначительного уклона при горизонтальном создании скважин.
Колонковое бурение подразумевает наличие обсадной трубы, диаметр которой определяется габаритами самой коронки. Она эксплуатируется для сохранности боковых простенков.
Сальники, что используются для промывки всего механизма бурения.
Технология бурения твердых или рыхлых пород часто не обходится без наличия коронок с алмазными наконечниками.

Колонковое бурение скважин начинается с этапа формирования площадки. Для этого устанавливается насосное оборудование, которое будет проводить этап создания нефтяных или других типов скважин. Рядом с наносом рациональнее сформировать соответствующую яму для закачки промывочной жидкости.

Такой способ позволит не использовать дополнительно резервуар с водой или глиняным раствором.

Колонковое создание скважин может требовать замены основной коронки прямо во время бурения. Для этого трубу вынимают и производят быстрый монтаж новой коронки. Дополнительные остановки могут потребоваться, когда керн заполнит всю буровую трубу (специальный желонок).

После этого его также извлекают и по нему определяют уровень пробуренной глубины.

Колонковое создание нефтяных скважин может проводиться, как с водянистой промывкой, так и со специальным указанным выше глиняным раствором. В некоторых случаях возможно применение воздуха под высоким давлением. Однако это актуально в том случае, если сама порода на любой из глубин не содержит воды.

Совет

Технология применения глиняного раствора актуальна для пород, которые имеют мягкую структуру, и существует риск их преждевременного обвала.

Также может применяться и другой способ укрепления – обсадочный трубы. Они также указывались выше. Дело в том, что существуют слишком мягкие породы и участки на больших глубинах, промытые проточным течением вод.

Чтобы избежать риска их обвала, используется установка стальной трубы по контуру (или трубы из другого материала, имеющего устойчивые характеристики к механическому, химическому воздействию). Бурение нефтяных скважин подразумевает применение любой технологии, описанной выше, исходя из геологических требований.

Колонковое бурение на больших глубинах (более нескольких сотен метров) подразумевает использование трубы с автоматическим механизмом – подъемником, который производит поднятие керна на поверхность земли.

Также колонковый метод может проводиться «на сухую», без применения жидкости или глиняного раствора для промывки породы. Это исключает необходимость подключения насосной станции и применения резервуара с водой, но замедляет процесс создания нефтяных и других скважин за счет быстрого износа коронки.