Технические особенности шнекового способа бурения скважин


Отличительные особенности шнекового бурения скважин от других способов бурения

Данный способ бурения скважин относится группе механических, вращательных способов. Основные отличительные особенности шнекового бурения:

  1. Бурение ведется без постоянной промывки забоя скважины буровыми растворами (возможны лишь небольшие периодические доливы воды для уменьшения сальникообразования и облегчения удаления грунта с забоя при бурении по глинистым породам с высокой вязкостью).
  2. Транспортирование измельченной выбуренной горной породы (шлама) от забоя скважины до ее устья осуществляется механическим способом, за счет энергии вращающегося винтообразного бурового инструмента.
  3. Особенная, не использующаяся ни в каком другом буровом методе, конструкция бурильных труб, представляющих собой соединяющиеся шнеки.

В процессе бурения скважины шнек, начинающийся сразу же за породоразрушающим буровым наконечником, ввинчивается в разрушенный тем грунт и, по принципу действия Архимедова винта, выносит его на поверхность земли. Охлаждение инструмента при бурении, даже несмотря на отсутствие циркуляции в скважине бурового раствора, в достаточной мере обеспечивается разбуриваемыми грунтами. Поднимающийся по шнеку измельченный грунт в процессе движения частично втирается в стенки скважин, чем, дополнительно, способствует их укреплению и предупреждению обваливания ствола. Особенно удобно, благодаря отсутствию потребности в буровом растворе, применять установки для шнекового бурения скважин в южных регионах Украины, где часто возможны проблемы с обеспечением процессов бурения достаточным количеством воды.

Технические особенности шнекового способа бурения скважин

Области применения шнекового бурения в Украине

Используется шнековое бурение при проведении различных работ геологического и строительного направления, требующих бурения сравнительно неглубоких скважин в грунтах осадочного происхождения, которые не отличаются высокой прочностью:

  • инженерно-геологическая съемка и разведка;
  • поиск залегающих близко от поверхности земли месторождений минеральных ресурсов;
  • бурение водозаборных скважин на верхние водоносные горизонты в песчаных породах;
  • подготовка взрывных шпуров при сейсмологических геофизических исследованиях;
  • устройство буронабивных и буроинъекционных свай;
  • строительные работы, связанные с вертикальным или наклонным погружением в грунт стержнеобразных строительно-монтажных конструкций (столбов, труб, забивных и винтовых свай).

Глубины скважин, пробуренных шнековым способом, редко превышают сто метров, ограничиваясь интервалом, в котором залегают рыхлые, более или менее мягкие горные породы:

  • глины;
  • пески;
  • суглинки;
  • супеси;
  • мергели;
  • гравийно-галечные отложения.

Желательно, чтобы грунты, проходимые шнековым способом, не были прочнее четвертой категории буримости или содержали более прочные породы лишь в виде прослоек и включений небольшой мощности.

Инструменты и технические приспособления для шнекового бурения

Необходимый комплект инструмента установки для бурения шнековым способом:

  1. набор долот (буровых наконечников);
  2. колонна из необходимого количества шнековых бурильных труб, соединяемых друг с дружкой по мере углубления бурящейся скважины;
  3. утяжеленные шнеки (включаются в компоновку буровой колонны для увеличения осевой нагрузки на долото и для уменьшения вибрирования колонны);
  4. при шнековом бурении инженерно-геологических скважин или в других целях, также требующих отбора проб грунта с ненарушенной структурой, буровой инструмент дополняется комплектом из колонкового долота и специального шнека для приема внутрь пробы.

При проведении шнекового бурения в Украине применяются такие основные типы буровых наконечников:

  • Трехлопастные долота с зубчатыми лопастями, расположенными под наклоном по винтовой линии. Одна лопасть является продолжением шнековой спирали.
  • Двухлопастные долота, одна из лопастей которых является калибрующей (отвечающей за доведение диаметра скважины до номинального размера) и смещена выше.

Корпуса долот изготавливаются из стали, а кромки и зубья лопастей усиливаются за счет применения специального твердого сплава.

Шнеки представляют собой бурильные трубы, к наружным поверхностям которых приваривается реборда (змеевик) – спиральная лента из стали толщиной около пяти миллиметров. Расстояние между витками реборды (шаг шнека) может колебаться в размерах от половины до одного диаметра шнека. Для бурения по вязким и пластичным грунтам используются шнеки с меньшими шагами, а для более твердых и сыпучих – с большими. Присоединяются шнеки к долотам и соединяются между собой с помощью резьбовых или безрезьбовых (шестигранных, с закреплением забивным пальцем) соединений.

Формирование цены на шнековое бурения скважин

Величина цен на бурение шнековых скважин, в целом, зависит от тех же факторов, что и при бурении другими способами:

  • объем расходов на транспортировку бурового станка до места бурения;
  • потребление топлива агрегатом, производящим шнековое бурение;
  • требуемая заказчиком глубина скважин;
  • диаметр бурения;
  • прочность (категория буримости) горных пород на участке проведения бурения;
  • количество скважин, входящих в заказ (при больших объемах бурения практически все буровые организации готовы обсудить возможную скидку).

Если геологические условия и целевое назначение буровых скважин допускают применение шнекового метода бурения, то это будет оптимальным выбором. Ведь производительность труда при шнековом бурении скважин намного выше, чем при другом способе их проходки. В то же время, в Украине шнековое бурение остается самым недорогим методом создания скважин. Так, для бурения скважин небольших диаметров и глубины цена может составлять около 100 гривен за погонный метр.