Оглавление
Оборудование
Шнековые установки для бурения скважин разделяются на три типа:
- ручные;
- легкие передвижные;
- тяжелые передвижные.
Они предназначаются для разных задач однако работают по одному принципу.
Ручные установки
Основное достоинство таких моделей это легкий вес и компактность. Многие модели оснащаются мотором, что значительно облегчается процесс сверления отверстий в земле.
Основные характеристики ручных моделей:
- компактность;
- небольшой вес – максимальная масса установки достигает 200 кг, средняя же весит до 50-80 кг;
- используются для бурения питьевых скважин, а также других строительных работ.
Легкие самоходные установки
Это более мощные агрегаты, которые устанавливаются на базу грузовых автомобилей. Благодаря этому облегчается их транспортировка. Кроме того, они могут использовать шасси автомобиля в качестве платформы для бурения.
Особенности:
- вес установок может достигать 1 тонны;
- легкость передвижения;
- высокая производительность.
Естественно, такие агрегаты выигрывают ручных, однако это уже промышленное оборудование.
Тяжелые установки
Они также монтируются на базе шасси тяжелого грузового транспорта. Однако в отличие от легких, они представляют собой уже буровой комплекс, т.к. интегрированы с системами автомобиля.
Особенности:
- управление установкой с автомобиля;
- возможность бурения скважин больших диаметров и глубин;
- автономная работа – не требуется подключение дополнительного оборудования.
Таким образом, установки для этого типа бурения довольно широко представлены на строительном рынке. И позволяют выполнять разные типы работ, а также ориентированы на все группы потребителей – от домовладельцев до крупных промышленных предприятий.
Буровые установки ЛБУ
Одна из самых популярных передвижных установок для шнекового бурения это модель ЛБУ 50. Она ставится на шасси таких грузовых машин:
Установка ЛБУ
Машина может осуществлять разные типы работ:
- шнековое бурение;
- ударно-канатное;
- с промывкой;
- с продувкой;
- колонковое.
Таким образом, она достаточно универсальна и может применяться на различных видах почв. Также, в процессе бурения станками типа лбу, можно устанавливаться обсадные трубы.
Основные характеристики:
- относится к классу самоходных установок;
- максимальный диаметр скважины – 850 мм;
- максимальная глубина проходки – 200 м;
- глубина бурения шнеками – 50 м.
В базовой комплектации установка оснащена всеми необходимыми элементами для проведения бурильных работ.
Установка СО-2
Это еще одна популярная промышленная модель. Шнековое бурение скважин станками типа со 2 применяется в основном для обустройства свай. Основой для установки служат подъемные краны, либо экскаваторы.
Основные характеристики модели:
- возможность расширять основание скважины;
- максимальная глубина бурения – 30 метров;
- максимальный диаметр – 60 см;
- тип бурения – шнековый.
Установка СО-2
Стоимость оборудования
Средняя цена бурильного оборудования может варьироваться от нескольких тысяч рублей до миллионов. Это обусловлено тем, что на рынке представлено множество моделей, ориентированных на разных потребителей.
Например:
- установка ЛБУ-50 – средняя стоимость в зависимости от базы и комплектации варьируется от 3-х до 4-х миллионов рублей;
- малогабаритные установки значительно дешевле. Например, модель УКБ-12/25 стоит около 200 тысяч, а ПМ-23 в районе 100 тысяч;
- комплекты для ручного бурения обойдутся еще дешевле – средняя стоимость будет в пределах 20-30 тысяч;
- простой шнековый бур можно приобрести за 2-3 тысячи.
Формируемые компетенции
В результате прохождения курса обучающийся узнает:
— основные технологии нефтегазового производства на шельфе мирового океана;
— правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности при строительстве скважин с морских гидротехнических сооружений;
— основное технологическое оборудование, используемое на морских буровых установках.
Научится:
— ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций на плавучих и стационарных буровых установках;
— использовать принципы работы бурового оборудования, оборудования для эксплуатации и ремонта скважин на морских платформах
— проектировать конструкции скважин с подводным устьем.
Овладеет
— понятийно-терминологическим аппаратом в области бурения скважин на акваториях морей и океанов.
Курс «Техника и технология бурения морских скважин» включает в себя видеолекции, практические занятия, промежуточный контроль в виде тестовых заданий и итоговый контроль.
Шнековое бурение – технология
Суть шнекового бурения в том, что грунт разрушается лопастным долотом и выдается на поверхность с помощью шнека – полой буровой штанги, на которую навита спираль из полосовой стали.
Бурение осуществляют в следующей последовательности:
- Производят разметку участка;
- Буровую установку переводят в рабочее положение, устанавливают стрелу со шнеком над точкой бурения;
- Бурение начинают на малых оборотах, потом увеличивают скорость вращения шнека до рабочей;
- По мере углубления скважины наращивают буровой став;
- После достижения проектной отметки в зависимости от назначения скважины выполняют различные виды работ (обсадку трубами, сооружение буронабивных свай и т. д.);
- Стрелу перемещают на новую точку и бурят следующую скважину.
Скорость вращения шнека при проходке скважин диаметром до 100 мм составляет 150 – 500 об/мин, свыше 100 мм – 80 – 200 об/мин. Глубина скважин может достигать 60 м, диаметр – 60 – 800 мм и более. Для увеличения темпов проходки бурение ведут с промывкой или продувкой. На слабых грунтах обсадку скважины трубами выполняют одновременно с бурением.
1 Особенности и принцип работы
style=»display:block» data-ad-client=»ca-pub-9337857885889635″ data-ad-slot=»9967522739″ data-ad-format=»auto»>
Бурение с помощью шнека применяется как в гражданском строительстве, так и в промышленности. Чаще всего востребовано шнековое бурение скважин бытового применения.
Главным инструментом здесь являются шнеки для бурения. Он состоит из стального сердечника с внутренним стержнем и стальной ленты, которую наваривают на сердечник под углом в 35-60 градусов. В нижней части шнека есть специальный клапан, к которому можно подсоединить сменное буровое долото или что-то подобное. Долото меняют в зависимости от типа породы, которую предстоит разрабатывать.
А вот бурение артезианских скважин шнековыми способами работают по простейшему принципу. Шнек подсоединяют к стационарному или переносному станку. Размеры и особенности станка зависят от типа бурения и размеров шнека. Например, установка такого устройства, как шнековое бурения для разработки карьеров вполне может по своим габаритам напоминать крупный экскаватор.
А вот шнеки для бурения скважин малых размеров монтируют на переносной станок со штативом, который можно перегрузить и собрать за считанные минуты. Совершенно очевидно, что цена шнеков для бурения тоже во многом будет зависеть от вышеописанных параметров.
Виды бурений на воду
Подключенные шнеки для бурения земли вращаются с поступательным усилием. Они постепенно размягчает породу, а затем отводит ее на поверхность с помощью спиралевидной ленты. При вращении шнека центробежная сила отбрасывает часть грунта к стенкам, тем самым укрепляя и стабилизируя их. Оставшаяся порода выводится наружу, где ее удаляют механическим путем.
При разработке скважины используют сборные шнеки. Применяют их постепенно. Сначала опускают нижнюю часть шнека. После достижения его граничной высоты шнек вынимают. Рабочие раскручивают муфту стержня и подсоединяют к нему еще одну секцию стержня. Таким образом, удается бурить скважины глубиной до 50 м.
Некоторые промышленные агрегаты пошли еще дальше и способны разрабатывать породу на глубине до 120 м. Рекомендуется перед тем, как купить шнеки для бурения, оценить их функциональность по части сборки и разборки, а также граничную длину стержня.
Этапы технологического процесса
Горизонтальное шнековое бурение начинается с выемки двух котлованов — стартового и конечного (рабочего и приемного). В рабочем котловане устанавливается буровая машина и дополнительное оборудование, в конечном завершаются все произведенные работы и принимается труба или футляр для нее.
На первом этапе проводится управляемое пилотное бурение, когда задается направление и длина канала. Так проводится «пристрелка» тонким буром, в процессе которой исключается возможность возникновения аварийной ситуации, особенно в городских условиях с обширной сетью трубопроводов и подземных кабелей.
На втором этапе пробуренная скважина малого размера расширяется методом продавливания обсадной трубой, закрепленной на штангах расширителей, до нужного диаметра. Выемка земли осуществляется механизмом, части которого набираются на рабочий вал машины горизонтального шнекового бурения. Шнеки располагаются в металлической трубе, укладываемой в скважину, и располагаются сразу за буровой головкой.
Третий этап заключается в подготовке рабочей трубы и ее продавливании вслед за обсадной трубой. После укладки труб в полученный канал буровая установка и другое оборудование извлекается из котлована, части коммуникации соединяются между собой.
Технология бурения шнеком
Процесс бурения скважин на воду вышеописанным методом имеет множество плюсов, один из которых заключается в скорости прохождения.
Одновременно с осуществлением бурения происходят продавливание и укладка стенок скважины, что помогает удерживать почву, исключая ее обрушение. Монтируемые стенки скважины могут быть выполнены из бетона или металла. Бурение скважин на воду таким способом не предполагает необходимости промывки колодца во время проведения процесса.
Данный метод бурения применим исключительно для таких скважин на воду, которые характеризуются незначительным дебитом.Посредством винтового шнека из забоя извлекается разрушенный грунт. Шнек представляет собой бурильную трубу, которая полностью обвита металлической лентой.
Шнековое бурение предполагает использование буровых механизмов, которые располагают подвижным вращателем. Шнеки сопрягаются резьбой или элементами, которые обладают фигурным сечением. Шаг подачи при работах ограничен максимальным пределом до 15 м.
Герметичные шнеки имеют полости и оснащены реверсивными замками, которые снабжены разными долотами. Сталь высокого качества, которая лежит в основе замковых соединений, характеризуется превосходной износоустойчивостью, что позволяет сократить время на бурение во много раз.
Виды шнековых буров.
Если шнековое бурение скважин ведется на участке с мягкими и рыхлыми грунтами, то лопасти долота следует располагать под углом в пределах от 30 до 60° относительно забоя. Если же бурение скважин таким способом производится на плотных грунтах или отложениях, в основе которых гравий и галька, то лопасти долота должны быть расположены под углом в 90° относительно забоя. Определять угол при ведении работ нужно в зависимости от твердости почвы, с которой предполагается работать.
Когда обустраивается скважина на воду, режущие детали инструмента высвобождают высокие температуры за счет разрушаемой почвы.
Отработанный грунт поступает наверх по спирали шнека. Объем отработанной породы при сохранении средней скорости транспортировки представляет примерно 0,2-0,4 от объема пространства. Технология предполагает сохранение частоты вращения бурового инструмента от 150 до 200 об/мин.
При обустройстве скважинна воду описываемым способом самыми эффективными можно считать шнеки, которые располагают центральным каналом. Именно он транспортирует воздух или воду посредством гидронасоса, что позволяет сделать трение при проведении работ более низким.
Технология предполагает заглубление до 50 м. В некоторых редких случаях бурение шнеком может быть осуществлено до глубины в 120 м. Если предполагается обустраивать глубокую скважину, то работы со шнеком часто совмещают с иными видами бурения.
Таким образом, при осуществлении шнекового бурения допустимо использовать технологию, которая предусматривает применение обсадных труб. Заменить ее можно тампонированием стен колодца бетоном, что происходит под давлением и с верхнего горизонта. Описанный вид бурения способен обеспечить скорость прохода в сутки до 30 м.
Схема шнековой буровой установки.
В станках для проведения бурения шнеком используются литые головки, режущие элементы и хвостовик. Рабочая поверхность лопасти часто наплавлена твердым сплавом. Если на участке перед проведением бурения были обнаружены особо твердые грунты, то буровая головка должна иметь в оснащении технические алмазы.
Глубина бурения шнеком осуществляется на габариты одной штанги, после станок отключается, штанга отсоединяется от шпинделя, чтобы появилась возможность ее поднять и нарастить посредством новой штанги. Затем проведение работ можно продолжить.
У шнекового бурения имеется и свой недостаток, который, правда, можно считать единственным: обустроенная скважина, как правило, обладает чрезвычайно маленьким дебитом.
Для проведения работ вам понадобятся следующие инструменты:
шнековая установка;лопата;тележка.
Чертеж самодельного шнекового бура.
Процесс бурения скважин на воду посредством использования шнека исключает необходимость перемалывания и истирания отделенной от забоя почвы. Забой осуществляется в непрерывном режиме, параллельно происходит разрушение грунта.
При отделении от забоя грунта он поступает на винтовой шнек, вращающийся с высокой скоростью.
Центробежные силы, сопровождающие процесс, прижимают почву к стенкам колодца, тогда как постоянно движущаяся лента выталкивает грунт наверх. Часть почвы остается на стенках скважины. Такие технологии обеспечивают скорости проведения работ до четвертой категории пород по буримости.
Этапы проведения работ
Использование шнеков обеспечивает возможность создания скважин различного назначения в вертикальном либо горизонтальном направлении. При необходимости в ходе бурения применяются обсадочные трубы либо технология тампонирования стенок отверстия бетоном с поверхности под давлением.
Рабочий процесс включает несколько этапов:
- геологическую разведку с помощью специального оборудования, обеспечивающую правильность выбора участка под будущее гидрологическое сооружение;
- рытье котлована для последующего сбрасывания шлама на расстоянии около 1 м от намеченного места разработки скважины (его объемы рассчитываются исходя из размеров отверстия);
- подготовку оборудования, его монтаж на устойчивую платформу (для , размещенной на шасси, создаются опорные точки во избежание ее подвижности во время проведения работ);
- углубление первого шнекового бура в породу, его извлечение на поверхность и возврат в исходное положение (данные операции проводятся для предотвращения налипания грунта на рабочий механизм);
- подсоединение к рабочему инструменту новой секции для достижения необходимой глубины.
По окончании всех работ поэтапно проводится выемка шнека с обязательным соблюдением специального технологического регламента во избежание его повреждений либо потери:
- колонну механизма поднимают до такого уровня, чтобы верхняя часть инструмента полностью находилась над поверхностью, а последующая секция возвышалась над ней примерно на 15%;
- для фиксации конструкции под спираль устанавливают швеллер;
- металлические крепежные скобы извлекают, бур демонтируют.
Аналогичным способом в последовательном порядке извлекаются все элементы установки.
Легкое самоходное оборудование
Обладает большей мощностью привода и монтируется на шасси грузовика. Это позволяет перемещаться на дальние расстояния и производить работы непосредственно с платформы автомобиля. При желании бурильные станки можно снять с базового грузовика и использовать в наземном варианте.
Отличительные признаки легких самоходок:
- высокая скорость проходки скважин;
- возможность выполнения работ промышленного значения;
- мобильность при весе до 1 т.
Станки способны бурить стволы для водозаборных нужд, геологоразведочных изысканий и буронабивных свай в любых местах. Для повышения проходимости буровой установки ее устанавливают на гусеничные шасси. Присутствие в комплекте мачты облегает спуско-подъемные операции.
Легкое самоходное оборудование
В данную категорию входят более мощные и тяжелые буровые шнековые машины: максимальный вес некоторых моделей составляет 1000 кг. Для их перевозки используются мобильные транспортные шасси, одновременно выполняющие функцию платформы, с которой и осуществляется бурение.
Максимальный вес шнековых буровых машин составляет тонну.
Установки данного типа относятся к промышленному оборудованию. Они применяются для устройства водозаборных, поисковых, строительных, исследовательских и прочих видов скважин.
Бесспорными преимуществами таких моделей являются мобильность, высокая производительность, возможность транспортировки на любые объекты, быстрый монтаж и демонтаж.
Как оборудовать пробитую скважину
Пробить/пробурить скважину недостаточно. Надо еще воду поднять, а это — совсем другая история. Как провести воду из скважины к дому читайте тут. Если хотите сделать водоснабжение постоянным, с нормальным давлением, чтобы можно было подключать бытовую технику, вам понадобится насосная станция.
Для сезонного водоснабжения на даче обойтись можно более скромным набором:
- вибрационный насос;
- обратный клапан, который устанавливается перед насосом;
- емкость для воды;
- поливочный шланг;
- краны и т.д.
Еще один совет: скважину надо чем-то закрыть. В домах постоянного проживания делают кессон — бетонный или пластиковый бункер, который находится ниже глубины промерзания. В нем ставят все оборудование. При использовании воды только периодически кессон — слишком дорогое удовольствие. Но закрыть скважину чем-то надо. Во-первых в нее может упасть какая-то живность, что никак не обрадует вас. Во-вторых, «добрые»соседи могут что-то уронить. Более бюджетный выход — построить домик по типу колодезного. Еще более дешевый вариант — выкопать приямок, оббить его доской, сделать дощатую крышку. Ключевой момент: все это должно запираться на замок.
Технология бурения
Проходка ствола скважины заключается в разрушении резцами породы в глубине выработки и выдаче шлама на устье посредством шнека — стальной ленты, обвивающей буровой снаряд. Для крепких скальных массивов шнековое бурение не подойдет. Установки для проходки скважин размещают на самодвижущихся шасси, оснащенных приводом для вращения режущего инструмента и приспособлением для заглубления обсадных труб.
Технология строительства скважин зависит от прочности грунта, назначения выработки и выполняется 3 методами:
- Бурение с последующей обсадкой: сначала проходится ствол, а затем его стенки укрепляются трубой. Используется технология в устойчивых породах формированием выработки диаметром большим, чем гильза. Для скважины 185 мм готовят обсадку Ø178, по окончании проходки секциями впрессовывают в ствол.
- Совмещение процессов бурения и обсадки применяется в неустойчивых и обводненных породах. Вращение колонны со шнековым буром и вдавливание трубы осуществляется одновременно.
- Проходка ствола без крепления. Не всегда требуется усиление стенок выработки посредством обсадных труб или бетонирования: при бурении под столбы и с целью инженерно-геологических изысканий прочность скважины изнутри требуется лишь на короткое время.
Для проходки артезианских колодцев шнековый способ непригоден: предельная глубина метода 50 м. Чтобы обеспечить погружение резцов к забою, используют дополнительные шнековые секции.
Описание технологии
Данная технология применяется только для скважин с малым дебетом.
При шнековом бурении следует соблюдать правила техники безопасности
Стандартное шнековое бурение колодца под воду выполняется в грунте:
- Мерзлом;
- Рыхлом;
- Мягком.
При помощи шнека-винта из забоя устраняется выбранная при буре земля. Шнек – это труба-бур, вся длина которой заделана лентой из стали. Работа шнеком выполняется буровыми механизмами, которые имеют подвижный вращатель. Шнек соединен резьбой или элементами, которые имеют специальное сечение. Ход подавания при буре шнеком от 1,9-15 м. Полые герметичные шнековые элементы имеют специальные замочные механизмы. За счёт высокосортной стали замка, имеющей высокую износостойкость, время на бурение в разы сокращается. При этом производительность, напротив, растет.
Классификация и общая характеристика способов бурения
Процесс бурения состоит из разрушения породы на забое шпура (скважины) буровым инструментом и удаления продуктов разрушения (буровой мелочи) из него.
При всех способах бурения выполняются следующие основные операции: подготовка и установка бурильной машины для начала работ, бурение (разрушение породы) с очисткой забоя скважины от продуктов разрушения, наращивание бурового става для достижения требуемой глубины бурения и его разборка после окончания работ, смена изношенного бурового инструмента и передвижение машины на новую точку бурения шпура или скважины.
В настоящее время применяются вращательный, ударно-поворотный, ударно-вращательный и вращательно-ударный способы бурения шпуров и скважин (механические способы бурения), а также огневое и комбинированное бурение. Исследуется эффективность применения энергии ВВ при взрывном бурении скважин, а также высоковольтных электрических разрядов при электроимпульсном бурении.
При вращательном бурении инструмент вращается вокруг оси, совпадающей с осью шпура или скважины и одновременно с определенным усилием подается на забой. Величина усилия задается из условия превышения предела прочности породы на вдавливание на площади контакта режущих лезвий инструмента с породой. При этом происходит последовательное разрушение от вдавливания и скалывание частиц породы с забоя. Продукты разрушения удаляют с помощью витых штанг (при бурении шпуров), шнеков (при бурении скважин), промывкой забоя водой или продувкой воздухом.
На горных предприятиях применяют: вращательное бурение шпуров резцами с помощью ручных и колонковых сверл; вращательное (шнековое) бурение скважин резцами и алмазным инструментом с помощью буровых станков.
При ударном способе бурения инструмент (долото или коронка) наносит удар по забою и разрушает породу под лезвием. После каждого удара инструмент поворачивается на некоторый угол, чем обеспечивается последовательное разрушение всей площади забоя и получение круглого сечения шпура или скважины.
При ударно-поворотном бурении обычным и погружными бурильными молотками (перфораторами) инструмент поворачивается прерывисто только в промежутках между ударами вмонтированным в молоток поворотным устройством. В некоторых конструкциях бурильных молотков поворот инструмента происходит в период нанесения удара поршнем по инструменту.
При ударно-вращательном бурении погружными пневмоударниками и бурильными молотками с независимым вращением удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту. Разрушение породы при этих способах бурения происходит только в результате внедрения буровой коронки при ударах.
При вращательно-ударном бурении удары наносятся по непрерывно вращающемуся под большим осевым усилием инструменту. Разрушение происходит как в результате внедрения инструмента при ударах, так и вследствие скола породы при вращении инструмента.
Бурение шарошечными долотами выполняется как при ударном способе долотами чистого качения и при вращательно-ударном — долотами со скольжением, в которых зубцы, наряду с перекатыванием по забою, срезают породу скользящим движением вдоль поверхности забоя.
При огневом бурении разрушение породы на забое скважин происходит за счет термонапряжений, возникающих при быстром нагреве поверхности породы потоками раскаленных газов (2000°С), вылетающих из сопел горелки со сверхзвуковой скоростью (2000 м/с и более).
При взрывном бурении разрушение породы на забое скважин происходит последовательными взрывами небольших зарядов ВВ. Известны два метода взрывного бурения: патронный — с помощью патронов жидких или твердых ВВ, взрывающихся на забое от удара или детонатора, и струйный, при котором через бур на забой подаются жидкие компоненты ВВ (горючее и окислитель) и происходит формирование жидкого плоского заряда. Взрыв этого заряда вызывается впрыскиванием капли инициирующего состава (эвтектического сплава калия и натрия).
При электроимпульсном бурении разрушение пород на забое скважины происходит вследствие электрического пробоя его участка высоковольтным (до 200 кВ) разрядом. Мгновенно выделяемая энергия в канале пробоя разрушает породу, которую с забоя удаляют потоком диэлектрика, циркулирующего в скважине (соляровое масло, вода и т.п.).
Разрабатываются комбинированные способы бурения, в которых происходит совместное воздействие на забой ударного инструмента и шарошки (ударно-шарошечный способ), резцов и шарошек (режуще-шарошечный способ), шарошек и огневой горелки (термо-шарошечный способ), огневой горелки и ударного инструмента (термоударный способ).
Этапы проведения работ
Шнековый способ бурения применяется для формирования скважин вертикального или горизонтального направления. В последнем случае присутствуют следующие этапы работ:
- Осуществляется подготовка оборудования, его установка на специальную устойчивую платформу.
- Роют котлован для удаления сыпучих и неуплотненных грунтов.
- При помощи лазерных измерительных устройств определяют направление бурения.
- Происходит установка всего необходимого оборудования, обсадной трубы.
- Углубление бура происходит до упора, пока не будет достигнута максимальная глубина.
- Рабочий инструмент извлекают на поверхность.
- К буру подсоединяют новую секцию, что позволяет достигнуть необходимой глубины.
Вертикальное бурение происходит также, но данный метод не требует применения обсадной трубы.
Описание технологии
Данная технология применяется только для скважин с малым дебетом.
При шнековом бурении следует соблюдать правила техники безопасности
Стандартное шнековое бурение колодца под воду выполняется в грунте:
- Мерзлом;
- Рыхлом;
- Мягком.
При помощи шнека-винта из забоя устраняется выбранная при буре земля. Шнек – это труба-бур, вся длина которой заделана лентой из стали. Работа шнеком выполняется буровыми механизмами, которые имеют подвижный вращатель. Шнек соединен резьбой или элементами, которые имеют специальное сечение. Ход подавания при буре шнеком от 1,9-15 м. Полые герметичные шнековые элементы имеют специальные замочные механизмы. За счёт высокосортной стали замка, имеющей высокую износостойкость, время на бурение в разы сокращается. При этом производительность, напротив, растет.
