Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов. Колонковое бурение скважин: описание технологии Колонковое бурение скважин технология

Высокая производительность современных буровых установок позволяет разрабатывать скважины с большим диаметром и глубиной. Если же речь идет о малых рабочих параметрах, то и сам подход к технической реализации задачи может быть другим. Например, колонковое бурение позволяет с минимальными затратами выполнять узкие скважины, поддерживая высокую точность и аккуратность при вырезке породы.

Особенности технологии

Колонковый метод применяется в промышленности и геодезических исследованиях уже более 150 лет. Его особое место в общем ряду технологий геологической разработки обусловлено тем, что после завершения работы остается цельный керн. Это цилиндрический столб с материалом из скважины, который может быть выброшен или сохранен для дальнейшего изучения породы - зависит от поставленных задач. Иными словами, вырезка и разработка производится не по всей площади бура, а по краям скважины. Движение коронки при этом тоже происходит строго по краям, что позволяет сохранять породу. Вместе с этим стволы заполняются рабочей оснасткой, которую представляют буровые колонкового бурения - коронки, шнеки и керноприемники. Данная технология имеет и ряд ограничений, так как по мере углубления повышается давление на режущие элементы. По этой причине максимальная глубина колонковых скважин достигает лишь 150-160 мм, в зависимости от типа грунта и характеристик оборудования.

Сферы применения метода

Использование колонковых буров оправдывает себя при разработке крепких пород. В основном это касается горных месторождений, которые исследуются в научных или проектных целях. Например, в инженерно-геодезических исследованиях может потребоваться проба цельного грунта с глубиной более 1 м. Соответственно, метод используется в разведывательных изысканиях, причем не только в строительной сфере. В горнодобывающей промышленности перед установкой гидромеханики и многошнековых экскаваторов непосредственно на месте разработки выполняют колонковое бурение, по результатам которого составляется проект будущей скважины.

Используемое оборудование

Основной функциональный агрегат представляет собой колонковую бурительную установку. Она может доставляться на рабочее место и в дальнейшем использоваться на специальной опорной платформе, или же мобильным способом интегрироваться в шасси автомобилей КАМАЗ, МАЗ, Урал и др. Для выполнения работ в сложных условиях применяется гусеничный транспорт.

Конструкция установки колонкового бурения формируется несущим каркасом, двигателем, гидравлической системой для управления позицией рабочих органов, шлангом для промывки скважины и поверхностей оборудования, а также механизмом крепления насадок типа SDS. Для управления и энергоснабжения могут использоваться модульные контрольные пункты и генераторы. Поскольку работы в большинстве случаев производятся в удалении от центральных коммуникаций, то средства автономного топливного питания являются основным источником энергии для подобной техники.

Приспособления и расходники для бурения

В разработке пород могут задействоваться разноформатные коронки и вспомогательный инструмент. Для высокопрочных твердых пластов используют алмазные и дробовые сегменты. Среднюю породу с точки зрения прочности режут вольфрамитовыми победитовыми и коронками, а грунт малой крепости обрабатывают стальными элементами. В каждом случае обязательно применение средств для обслуживания забоя.

Для подачи воды или извлечения керна могут применяться трубы, шнековые приспособления, штанги для увеличения глубины колонкового бурения и промывочные сальники. На сложных участках при организации многоступенчатой конфигурации бурения также задействуются специальные переходники с монтажной арматурой, вращатели и стыковые узлы.

Рабочий процесс

На первом этапе целевая площадка очищается от мусора, дерна и посторонних объектов. В нескольких метрах от точки бурения формируется яма для будущего слива промывочного раствора. Ее глубина зависит от планируемых объемов работы. Затем для размещения самого бура пробоем создается отверстие, после чего коронка интегрируется в механизм захвата. На этом этапе станок колонкового бурения наращивается по вылету рабочей оснастки посредством труб и переходников. Далее начинается вращение трубы с резчиками по кромкам.

После каждого прохода с заполнением насадки керном конструкция поднимается. При ручном методе обслуживания рабочие извлекают породу ударами молотка. В механизированных установках эта операция производится автоматически с помощью специального толкателя. Затем выполняется промывка, и бур снова погружается в скважину до момента достижения нужной глубины. Для пород с хрупкой неустойчивой структурой по мере увеличения глубины прохода используются укрепляющие обсадные трубы. Они не дают стенкам обрушиться и нарушить параметры бурения.

Преимущества технологии

С точки зрения возможности получения аккуратного керна, это оптимальный способ бурения. В качестве альтернативы можно рекомендовать применение роторного долота, но и в этом случае невозможно добиться столь же точной геометрии реза. Также сохраняется и высокая производительность. Мощные установки позволяют за короткий промежуток времени выполнять серийную обработку целевой площади на нескольких позициях. Поэтому при комплексном подходе к обследованию технология колонкового бурения дает возможность изучения подземного строения грунтов.

С помощью данного метода можно стабильно проходить и высокопрочные породы, среди которых гранитные и базальтовые. Сами скважины могут быть многозабойными, восстающими и наклонными - оборудование позволяет формировать разные модели разработки, варьируя скорость и размерные параметры.

Недостатки технологии

В числе главных минусов колонковой техники бурения называют необходимость применения промывочных растворов, ограничения по глубине прохода и жесткие требования к обслуживанию инструмента. Самым чувствительным в ходе работы будет фактор износа труб. Режущие кромки быстро изнашиваются, после чего нужно выполнять заточку или полное обновление рабочих сегментов. Поэтому даже при разработке пород средней крепости рекомендуется применять алмазное колонковое бурение скважин с обильным использованием глинистого раствора. Вообще, что касается промывки, то без нее невозможно получить качественный рез по кругу керна с сохранением работоспособности функциональной оснастки. Многие организации практикуют технику сухого бурения, но в конечном итоге она обходится дороже и по финансовым, и по техническим ресурсам.

Заключение

Оптимизация технологических подходов к выполнению скважин в разных направлениях сводится к автоматизации процесса и сокращению количества применяемых узлов и агрегатов. Ставка делается на многофункциональность и практичность, что достигается, в том числе, за счет повышения рабочих качеств применяемых коронок. В случае с колонковым бурением стоит подчеркнуть оптимизацию в самой схеме разработки скважин. При всех своих недостатках, это наилучшее решение для обеспечения неглубокой выборки породы. Причем данную технологию теоретически можно использовать и в бытовых условиях, задействуя мелкоформатную оснастку и силовое оборудование ручного типа.

Используется колонковое бурение скважин, технология которого имеет свои уникальные особенности, не только для создания в породе отверстий, но и как способ добычи крена.

Данная технология достаточно проста, но, несмотря на это, может справляться и со сложными задачами.

Технология колонкового бурения

Колонковое бурение скважин, технологии, используемые для его реализации, и способы его применения во многом отличаются от других методов. Кроме стандартного использования, колонковое бурение применяется и для геологических исследований.

Стоит отметить, что работа во время бурения скважин производится на очень высоких оборотах, поэтому инструмент подвергается постоянным нагрузкам. Для улучшения его износостойкости применяются особые поверхностно-активные включения.

Поверхностно-активные включения позволяют уменьшить вибрации, воздействующие на оборудование. А промывка столба, которая необходима во время работы, производится с помощью воды. Однако для этого могут использоваться и глинистые растворы, которые позволяют обеспечить защиту от разрушения и осыпания.

Технология колонкового бурения скважин отличается от остальных способом своей работы. Твердосплавная или алмазная коронка производит свое движение лишь по краю, а внутренняя порода изымается после попадания грунта в шнек. Этот метод позволяет осуществлять анализ изымаемой породы с учетом её геологического расположения (природной последовательности пластов).

Во время работы оборудования его переходник, коронка и нижние штанги должны соответствовать соосности. Если производится бурение в твердых породах, осуществляется калибровка ствола с помощью твердосплавного расширителя. Долговечность рабочего инструмента повышается, если место обрабатывается перед началом работы бурильным долотом.

Особенности колонкового бурения

Технология колонкового бурения скважин имеет и бытовое назначение, где используется для предварительных работ перед шнековым бурением водяных скважин. Это связано в первую очередь с надежностью данного способа.

Кроме того, за счёт небольшого диаметра работа производится достаточно быстро, что позволяет произвести выемку грунта на несколько сотен метров вниз за одну смену.

Стоит отметить, что промывка водой при колонковом бурении может заменяться продувкой. Исключение составляют случаи, когда вода присутствует в разрабатываемом грунте. Несмотря на это, данная технология предоставляет возможность работать практически с любым грунтом и производить бурение на глубину до 1000 м.

Особенности колонкового бурения скважин на выставке

Особенности колонкового бурения скважин, технология его применения освещается на крупнейшей отраслевой выставке «Нефтегаз», которая проходит ежегодно в ЦВК «Экспоцентр».

Это мероприятие международного масштаба, на котором принимают участие компании всех сфер, связанных с нефтегазовой отраслью.

Бурение скважин – одна из наиболее актуальных тем, которым уделяется особое внимание на выставке «Нефтегаз» в ЦВК «Экспоцентр». Среди обсуждаемых тем: вопросы развития и улучшения оборудования, применения новых технологий, а также методов бурения.

Читайте другие наши статьи.

Колонковое бурение

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. 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.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Колонковое бурение" в других словарях:

- (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 - — Тематики нефтегазовая промышленность EN core boringcoring …

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

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 - — Тематики нефтегазовая промышленность EN conventional coring … Справочник технического переводчика

колонковое бурение с обратной промывкой и доставкой кернов давлением бурового раствора через бурильную колонку - — Тематики нефтегазовая промышленность EN reverse circulation coring … Справочник технического переводчика

Важным направлением деятельности ООО «Геотоп Инжиниринг», занимающегося изысканиями в Московской области, являются геологические исследования. Обеспечение качественных результатов геологических изысканий было бы невозможным без соответствующего бурового сопровождения. Наиболее информативным видом бурения при геологических работах является колонковое бурение.

Какие задачи решает колонковое бурение?

Современные буровые технологии позволяют вести проходку различными способами. Но не все из них соответствуют задачам, решаемым нашими геологами в ходе изыскательских исследований.

мы устанавливаем порядок чередования литологических горизонтов;
определяем структуру грунта;
отбираем представительные пробы для изучения состава и свойств пород, проведения минералогического анализа в нашем лабораторном центре.

Важно! Хорошая инженерно-геологическая скважина должна обеспечивать все указанные потребности изыскателей, и этим требованиям как нельзя лучше соответствует колонковое бурение скважин.

Чем отличается колонковое бурение скважин от других видов бурения?

Нашими специалистами, отвечающими за буровые работы, колонковое бурение скважин в Москве и Московской области проводится, когда требуется отобрать и изучить керн – не раздробленный в ходе бурения геологический материал. С учетом такой цели, применяемая нами технология колонкового бурения обладает отличительными особенностями.

Бурение ведется кольцевым забоем. Это значит, что наше оборудование обеспечивает не сплошное разрушение породы на забое, а лишь по его периметру. «Сердцевина» скважины (керн) остается целой.
Необходимый нам керн может пострадать не только от воздействия бура. Циркуляционная промывка ствола скважины, проводящаяся для охлаждения бурового наконечника в процессе работы и выноса на поверхность земли шлама (разрушенных частиц грунта), также может ему повредить. Поэтому колонковый буровой снаряд сконструирован так, что промывочная жидкость поступает в призабойную зону по специальным каналам, не размывая керн.

Опробование глубоко залегающих пластов или колонковое глубокое бурение

Получение геологической информации с больших глубин требует от нас значительно больших усилий и затрат, чем при изучении верхних слоев земной коры. Так, например, если мы бурим инженерно-геологические выработки и ведем колонковое бурение на глубине около десяти метров, то сравнительно невысокая прочность грунтов, залегающих в этом интервале, не вызывает осложнений при их разбуривании. К разведке же глубинных горизонтов наша компания подходит с особой тщательностью:

Колонковое глубокое бурение мы осуществляем только по утвержденным геолого-техническим нарядам (ГТН). В ГТН указывается:

прогнозный литолого-стратиграфический разрез;
технологические параметры, которые должна соблюдать наша буровая бригада;
глубинные интервалы возможных осложнений при бурении, обусловленных ожидаемыми характеристиками горных пород, гидрогеологическими условиями;
конструкция обсадной колонны.

Глубокое бурение редко сопровождается сплошным отбором керна. Учитывая высокую, по сравнению с другими способами, стоимость колонкового бурения, керн мы отбираем только в определенных интервалах. Они ориентировочно указываются в ГТН и уточняются по результатам геофизических и геолого-технологических исследований, которыми сопровождается колонковое глубокое бурение. В промежутках между этими интервалами бурение мы ведем сплошным забоем.

Виды буровых наконечников, алмазное колонковое бурение

Для колонкового бурения разработана специальная группа инструментов – коронки. Существует множество их разновидностей и модификаций, но все их можно разделить на твердосплавные и алмазные. На больших глубинах, по прочным породам мы практикуем алмазное колонковое бурение, обладающее преимуществами над твердосплавным.