Шнековое бурение: технология и ее особенности
Шнековое бурение относится к одному из видов вращательного бурения. Сам термин «шнековое» происходит от слова «Schnecke», что в переводе с немецкого означает винт, завиток, улитка.
Особенности выполнения работ
Этот вид бурения существенно отличается от других видов, в частности, в том, что при этой работе выполняется удаление разрушенной породы и ее транспортирование по скважине не потоком очистного агента, а за счет вращения колонны.
Шнековое бурение очень широко распространено, является универсальным способом, используемым для проходки скважин небольшой глубины в мягких или рыхлых породах. Этот способ удобен для выполнения работ в галечных породах. Он также широко распространен в сейсморазведке, разработке взрывных скважин, при инженерных исследованиях гидрогеологической направленности, геологических съемках, поиске полезных ископаемых.
Шнеки буровые в процессе работы разрыхляют и дробят породу, а затем перемещают полученный продукт к устью скважины на специальном шнековом транспортере. Технология работы включает три главных момента. Это: процесс охлаждения инструмента, задействованного в разрушении породы, транспортировка на поверхность продукта разрушения и укрепление стен полученной скважины поднимаемыми породами.
Шнековое бурение выполняется буровым инструментом. Существует три вида технологического инструмента. Буровая техника – это колонна обычных шнеков с долотом, магазинный шнек с коронкой, колонны обычные и полые со съемным долотом и съемным керноприемником.
Широко применяют для работы с рыхлыми породами двух- или трехлопастное долото, имеющее плоские или спиральные лезвия. В тех случаях, когда шнековое бурение выполняется для работы с породами средней твердости, требуется более высокая износостойкость, поэтому используют долото округленного профиля, насыщенное твердыми сплавами.
При проведении работ используются высокотехнологические специальные установки. Скорость бурения огромна, поэтому требования к установкам – мобильность и высокая транспортабельность. Установки изготавливают переносными или же самоходными.
Главная положительная особенность шнекового бурения — непроизвольное самозакрепление стен скважины разрушенной породой при ее подъеме по шнекам, так как она как бы «втирается» и создает эффект своеобразного оштукатуривания.
Отметим, что процесс этот — высокотехнологичный, но при этом достаточно простой в организационном плане способ ведения подземных выработок, при котором до минимума сводится риск обрушения при работе. Шнековое бурение можно осуществлять практически всегда, независимо от времени года. Деформация поверхности при этом незначительна, что очень важно при работах под железными и автомобильными дорогами, постройками и хозяйственными сооружениями.
Заметное преимущество работы — достаточно высокая скорость, простота и небольшой ущерб инфраструктуре и окружающей среде.
Специалисты всего мира отмечают постоянный интерес к данному способу бурения и прогнозируют хорошие перспективы его развития.
7 частей тела, которые не следует трогать руками Думайте о своем теле, как о храме: вы можете его использовать, но есть некоторые священные места, которые нельзя трогать руками. Исследования показыва.
Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.
15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.
Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.
Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.
20 фото кошек, сделанных в правильный момент Кошки — удивительные создания, и об этом, пожалуй, знает каждый. А еще они невероятно фотогеничны и всегда умеют оказаться в правильное время в правил.
Что такое шнековое бурение скважин для воды?
При наличии в регионе (на участке) легких грунтов малой или невысокой плотности для устройства индивидуальных источников воды целесообразно применять шнековое бурение скважин. Для того, чтобы бурить вращательным способом, необходимо соответствующее оборудование и знание технологии. В большинстве случаев бурение шнеком осуществляют специализированные бригады, особенно, когда речь идет о скважине значительной глубины. Для проходки неглубоких колодцев применяют небольшие шнековые бурильные станки, или ручные буры, работающие по схожему принципу и предполагающие приложение человеческой силы. В чем преимущество шнекового бурильного оборудования и есть ли у него недостатки, — об этом прочитаете в статье.
Технология проходки ствола шнеком
При нормальной работе за смену бурильная установка шнекового типа может углубиться от 10 до 30 м
Что такое шнек? Это металлическая труба или штанга, оснащенная жесткой стальной лентой, расположенной винтообразно. Винтовая пластина является своеобразным транспортером, который, при вращении шнека, выносит разрушенный в процессе бурения грунт на поверхность. Такая особенность позволяет производить углубление в грунт практически непрерывно, без необходимости вымывания породы, как при роторной проходке скважины. Это упрощает технологию и делает процесс устройства колодца производительным. При нормальной работе за смену бурильная установка шнекового типа может углубиться от 10 до 30 м.
Еще одна положительная сторона работы шнеком, — формирование (уплотнение) стенки ствола, что уменьшает риск обрушения. Одна из технологий предполагает применение цементосодержащих растворов, которые вслед прохождению шнека формируют жесткий каркас ствола, удерживая рыхлые участки и поверхностные водоносные слои.
Скорость вращения бура зависит от диаметра и глубины колодца
Бурильный шнек представляет собой сборную конструкцию, состоящую из отдельных отрезков. Бурение происходит на глубину отдельного шнека, после чего работа останавливается и присоединяется следующий фрагмент. Нижний элемент оснащен лопастным долотом, за счет которого происходит разрушение плотного грунта. Долото располагается под определенным углом к поддающейся воздействию поверхности. Чем плотнее грунт, тем больше угол резца по отношению к стволу проходки. Он меняется от 30 до 90 градусов. При проходке пород повышенной твердости применяются долота, оснащенные техническими алмазами, имеющими высокую твердость.
При бурении грунтов от трения происходит сильный нагрев долота и нижней части шнека, что ограничивает скорость вращения бура. В некоторых современных конструкциях внутри центральной трубы шнека предусмотрен канал для жидкости, через который происходит подача воды на долото. Это охлаждает резец и дает возможность увеличить вращательный момент, ускорив при этом прохождение ствола.
Скорость вращения бура зависит от диаметра колодца. При бурении скважины до 10 см в диаметре, шнек вращается до 500 раз в минуту. При больших сечениях забоя вращательная скорость бура колеблется в пределах 100-250 об/мин.
Особенности бурения шнеком
Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м
Такой способ проходки ствола хорош при наличии мягких грунтов с незначительным включением гравия и других скальных пород. Часто, если на пути шнекового бура встречаются крупные твердые элементы, процесс приходится прекращать, или подключать другие способы разрушения пород повышенной твердости.
Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м. При благоприятных грунтах и сочетании с другими методами можно добиться более глубокой проходки ствола, — до 100 м. Такой углубленности хватает, чтобы гарантированно достать песчаные водоносные пласты, а в некоторых регионах, — артезианские. Шнековый метод, при всех своих преимуществах, имеет существенный недостаток, что заключается в сниженном притоке воды в обустроенную скважину. С другой стороны, есть еще одно преимущество в том, что при запуске колодца в эксплуатацию не приходится длительно заниматься его прокачкой, то есть очисткой ствола и фильтра от продуктов бурения (глина, песок и другие элементы грунта).
Бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости
Подытожив сказанное, можно обозначить плюсы и минусы вращательного способа бурения скважин для добычи воды. Преимущества таковы:
- высокая скорость работы;
- несложные технология и оборудование;
- нет необходимости промывки ствола при бурении;
- непрерывная доставка к устью разрушенных долотом пород;
- грунт извлекается без поднятия бурового инструмента;
- есть возможность добраться до основных водоносов, имеющих потребительскую ценность (песчаный и частично известняковый горизонты).
Недостатки бурения на воду шнековым способом следующие:
- ограниченная глубина;
- не каждый грунт подходит для проходки ствола шнеком;
- сниженный дебет скважины;
- большая нагрузка на привод шнекового бура.
Таким образом, бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости, и неглубоким залеганием качественных водоносов. При других условиях необходимо бурить иными способами, позволяющими преодолевать твердость скальных пород и достигать больших глубин залегания качественной воды.
Шнековое бурение скважин
Бурение скважин шнековым методом применяется в основном для песчаных и гравийно-песчаных грунтов. Оно производится установкой, которая имеет буровую головку, следом за которой идут шнеки, отводящие грунт. У шнекового бурения скважин есть несомненное преимущество по скорости проходки. Кроме этого, одновременно с бурением продавливаются и укладываются стенки скважины, которые удерживают породу и предотвращают ее обрушение. Устанавливаемые стенки скважины могут быть как бетонными, так и стальными. При шнековом бурении скважин отпадает необходимость в промывке скважины во время бурения.
Такой метод бурения используется только для скважин с небольшим дебетом. Обычно шнековое бурение скважин на воду производится в мягком, рыхлом или мерзлом грунтах. При помощи винтового шнека из забоя удаляется выбранная при бурении порода. Шнек – это бурильная труба, вся длина которой обвита стальной лентой. Бурение шнековым методом производится буровыми механизмами, имеющими подвижный вращатель. Шнеки соединяются резьбой или элементами, имеющими фигурное сечение. Ход подачи при бурении шнековым методом от 1,9-15 м.
Полые герметичные шнеки оборудованы реверсивными замками, имеющими различные долота. За счет высококачественной стали замковых соединений, имеющих высокую износоустойчивость, время на бурение значительно сокращается. При этом производительность работ возрастает.
При шнековом бурении скважин на мягких и рыхлых грунтах лопасти долота должны находиться под углом 30-60о по отношению к забою. На плотных грунтах или гравийно-галечных отложениях лопасти долота должны иметь угол 90о по отношению к забою. Установка угла при бурении зависит от твердости пробуриваемого грунта.
Режущие элементы бура охлаждаются за счет разрушаемого грунта. При этом разрушенная порода поднимается по спирали шнека. Объем разрушаемой породы при средней скорости транспортировки должен составлять не более 0,2-0,4 от общего объема пространства. При этом частота вращения бурового инструмента должна быть 150-200 об/мин. Для шнеков, имеющих размер до 100 мм частота вращения не должна превышать 500 об/мин.
При бурении скважин шнековым методом наиболее эффективными считаются шнеки, имеющие центральный канал. Через него подается воздух или вода при помощи гидравлического насоса, что снижает трение при бурении. Обычно шнековое бурение скважин производят на глубину до 50 м. В исключительных случаях бурение шнековым инструментом может производиться до глубины 100-120 м.
При бурении глубоких скважин шнековое бурение обычно комбинируют с некоторыми другими видами.
При производстве шнекового бурения скважин может быть применена технология с использованием обсадных труб или же тампонированием стен скважины бетоном под давлением с поверхности. При данном виде бурения скорость прохождения грунта в сутки может доходить до 30 метров.
В станках для шнекового бурения скважин применяются литые буровые головки, имеющие режущие лопасти и хвостовик. Режущая кромка лопастей обычно должна быть наплавлена твердым сплавом. В случае бурения на особо твердых породах буровая головка должна быть оснащена техническими алмазами.
Глубина шнекового бурения скважины проводится на размер одной штанги, затем станок отключается, штанга должна быть отсоединена от шпинделя, поднята наверх и наращена новой штангой. После этого бурение может быть продолжено.
Единственный недостаток шнекового бурения скважин заключается в том, что пробуренная скважина имеет, как правило, очень маленький дебит .
Источники: http://fb.ru/article/62296/shnekovoe-burenie-tehnologiya-i-ee-osobennosti, http://vodakanazer.ru/vodosnabzhenie/skvazhiny/shnekovoe-burenie-skvazhin.html, http://aquagroup.ru/articles/shnekovoe-burenie-skvazhin.html
