Бурение скважин шнековым способом

Бурение скважин шнековым способом

Шнековым способом бурят скважины в рыхлых и мягких грунтах, а также в грунтах с содержанием гравия или гальки. Бурение скважин шнековым способом используется для:

Буросекущие сваи образуют свайную стенку в земле и используются для:

• сейсморазведки;
• гидрогеологических испытаний;
• инженерных изысканий;
• разведки полезных ископаемых;
• геосъемки;
• устройства скважин на воду.

Технология бурения скважин под защитой бентонитового раствора при помощи бурового станка

Основными преимуществами бурения шнековым способом являются скорость работ и образование плотных стенок скважины без риска обрушения. Грунт из скважины поднимается наверх без извлечения самого шнека — это удобно и экономит время. Во время бурения шнековым способом скважину не нужно дополнительно промывать. Шнеком бурят скважины глубиной до 50 метров, но также возможно устройство при помощи шнека скважин глубиной и до 120 метров. Диаметр шнековой скважины — до 800 мм. Цена на шнековое бурение скважин доступна, что позволяет применять эту технологию в любых условиях.

Принцип ведения шнековой разработки

Для осуществления указанной операции используется специальное оборудование, которое конструктивно отличается от стандартной буровой установки. Обычно оно монтируется на передвижную платформу, чтобы можно было оперативно менять местоположение при необходимости перенести спектр работ на несколько метров дальше.

Самоходка справится с этой задачей гораздо быстрее, чем можно осуществить перенос стационарного агрегата. Простота организации рабочего процесса является главным преимуществом, из-за которого собственно метод и является столь популярным при проведении разведывательных операций. Причем за одну смену можно пройти до трехсот метров вглубь, если попадется благоприятная местность с нормальной твердостью почвы.

Технология бурения скважин шнековым способм подразумевает проведение следующих операций:

• • Доставки рабочего оборудования на место предполагаемого бурения и перевод установки из транспортного положения в рабочее.
• • Начало всверливания бура в землю. При этом повышенный крутящий момент будет быстро разрушать горную породу, а специальная стальная лента послужит для доставки отработанных элементов на поверхность.
• • По мере прохождения бура вглубь, в работу будут включаться все новые и новые шнеки, что значительно ускорит операцию.

При этом во время работы нужно обязательно учитывать твердость породы, так как от этого будет зависеть положение резцов бура по отношению к рабочей плоскости. Неправильная установка может привести к поломке буровой головки, что заставит прерывать процедуру на некоторое время. А любые простои в работе в итоге оборачиваются дополнительными затратами. Шнековый бур для бурения скважин представляет собой трубку, на которую наварены специальные винтообразные элементы, располагающиеся по спирали.

Такой тип устройства наилучшим образом подходит для работы, так как позволяет быстро вкручиваться в горные породы и разрушать их с минимальным сопротивлением. Для этого понадобится использовать самые твердые марки стали, чтобы они не гнулись при контакте с прочными слоями. Но металл должен обладать и определенной степенью пластичности, потому что в противном случае он будет слишком ломким.

Шнековый способ бурения скважин является самым старым из всех известных на сегодняшний день. И технология оказалась настолько удачной, что сохранилась до сих пор, в несколько более совершенном виде. Промышленники по достоинству ценят быстроту осуществления работ, поэтому метод распространен повсеместно. Единственным недостатком является сильное ограничение по максимальной глубине, которое не позволяет ограничиться применением только этой технологии.

Производительность шнекового бурения скважин.

Производительность шнекового транспортера должна быть не меньше производительности долота с учетом разбуривания ствола (1,0—1,3) и разрыхления породы (1,3-1,6). Обычно минимальная частота вращения при диаметре шнеков 70—100 мм составляет 160-200 мин, а максимальная — 500-700 мин. С увеличением диаметра шнека минимальная и максимальная частоты уменьшаются.

Мощность, расходуемая на трение колонны шнеков о стенки скважины, колеблется в пределах 0,2-0,8 кВт, а на транспортировку породы — 0,16—0,43 кВт.

Затраты мощности при постоянном числе оборотов и прочих равных условиях зависят от скорости подачи и углубления долота в породу за оборот. По мере увеличения скорости подачи снаряда коэффициент заполнения шнеков возрастает и в сыпучих или обильно увлажненных породах может достигать 1. При этом резко возрастают силы трения породы о поверхность шнека, разрушается нормальный вынос ее на поверхность, что резко увеличивает непроизводительные затраты мощности и нагрузку на привод.

Одной из мер снижения мощности, расходуемой на шнековое бурение, является подача на забой при бурении сухих и вязких пород некоторого количества воды (2—5 л/мин или 8-20 л на 1 метр углубки). Вода может заливаться в затрубное пространство или закачиваться через шнеки. При этом скорость бурения увеличивается до 30%, а расходуемая мощность уменьшается до 20%. Шнековое бурение в большинстве случаев может осуществляться без приложения к долоту дополнительной осевой нагрузки.

Внедрение лезвий долота в мягкую породу происходит под действием веса шнека, а также реактивного усилия, возникающего при транспортировке разрушенной породы. Величина его равна усилию проталкивания породной массы по шнековому полотну и составляет 8,0—120 кН на каждый метр длины шнековой колонны. Нередко возникает необходимость разгрузки долота от чрезмерного реактивного усилия шнека во избежание его поломки. Эта операция осуществляется лебедкой бурового станка или механизмом подачи. Дополнительная осевая нагрузка прикладывается к долоту при забуривании скважины, а также при бурении по мерзлым породам, сухим плотным глинам и пескам. В этом случае она может достигать 15—30 кН.

При бурении по гравийно-галечниковым отложениям применяется обычный режим бурения, если размер отдельных галек (кусков щебня) не превышает 80 мм. Крупные твердые включения и валуны отбиваются в сторону или разрушаются ударами при расходке с вращением.

Наиболее существенным недостатком шнекового бурения является трудность определения глубины, с которой поднята породная масса, являющаяся в этом виде бурения пробой минерального вещества. Это происходит из-за того, что при транспортировке породы шнеком она непрерывно перемешивается из-за разных скоростей движения частиц породы, находящихся на различном удалении от оси вращения. Во многих случаях при бурении скважины глубиной 20 м не фиксируются пропластки мощностью до 1 м. Этот недостаток частично может быть устранен следующим технологическим приемом. Через равные промежутки углубки (например, через 1 м) подача инструмента прекращается до полного подъема всей породы по данному интервалу опробования.

Шнековое бурение скважин реализуется установками различной мощности: от ручных мотобуров и легких переносных установок с бензиновым двигателем мощностью 4 л. с. (глубина скважин 7—15 м), легких передвижных установок УПБ-25, ПБУ-25, УКБ-12/25 и других с подвижным вращателем мощностью 6—10 л. с, обеспечивающим бурение скважин глубиной 18—20 м, до самоходных установок ПБУ-2, УКБ-12/25С, УРБ-1С, УРБ-1В, УШ-2Т4, УГБ-50А, обеспечивающих предельные глубины бурения скважин диаметром 120-230 мм.

Плюсы и минусы метода шнекового бурения скважин

Шнековое бурение используется в промышленном и гражданском строительстве. Его особенность состоит в том, что разрушенная порода удаляется с помощью деталей шнекового снаряда, а не методом промывания или закачки газожидкостной смеси.

Такой тип бурения используют в случаях:

• обустройства индивидуальной водозаборной скважины;
• подготовки фундамента для разных типов свай;
• установки ограждений и опор из железобетона;
• строительства колодцев.

Отработанный грунт быстро поднимается на поверхность. Из-за того, что жидкость для промывки не нужна, такой способ можно использовать на безводных территориях. Шнековое бурение эффективно работает даже при низкой температуре воздуха. К недостаткам технологии относят то, что она не позволяет сделать скважину в твердой породе. При использовании в глинистой и суглинистой почве возможны трудности. Пробурить на глубину более 40 м невозможно.

Заключение

Буровой шнек, предназначенный для работы с гидровращателем, (как и почти любой другой инструмент) бывает двух видов: заводского либо кустарного изготовления. Казалось бы, все просто. Последний, конечно же, не столь долговечный. И производительность у него пониже. Так, зато ж он и стоит дешевле!

На самом деле, все намного сложнее. Забурник должен делаться с точно рассчитанными геометрическими размерами. Если это требование не соблюдено, то усилие, передаваемое на вал гидравлического вращателя, окажется чрезмерным. А на шестеренки планетарного механизма пойдет разрушающая вибрация. В процессе работы с неоригинальным буром, перегревается редуктор, сильно изнашиваются шестеренки. Увеличивается нагрузка на гидравлику экскаватора, вырастает потребление топлива.

Действие отрицательных факторов, с течением времени, накапливаются. В конечном итоге, кустарный шнек, рано или поздно, становится основной причиной серьезной поломки гидровращателя.

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:

1. Производят разметку участка;
2. Буровую установку переводят в рабочее положение, устанавливают стрелу со шнеком над точкой бурения;
3. Бурение начинают на малых оборотах, потом увеличивают скорость вращения шнека до рабочей;
4. По мере углубления скважины наращивают буровой став;
5. После достижения проектной отметки в зависимости от назначения скважины выполняют различные виды работ (обсадку трубами, сооружение буронабивных свай и т. д.);
6. 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.

Буровое оборудование ЛБУ

К числу наиболее популярных передвижных буровых машин принадлежит многоцелевая модель ЛБУ 50. Оборудование этой серии монтируется на различные модификации грузовых автомобилей КамАЗ, УРАЛ, ЗИЛ. Привод подвижного вращателя бурового механизма осуществляется от двигателя грузовика через КОМ, что в сочетании с мощной гидравлической системой подачи обеспечивает создание большой осевой нагрузки. Максимальная глубина скважин при использовании шнекового инструмента составляет 50 м, диаметр — 500 мм.

Все модели ЛБУ характеризуются высокой скоростью прохождения, надежностью, универсальностью и легким управлением (все операции механизированы).

Когда применяется шнековое бурение?

При шнековом бурении чаще всего бурятся скважины небольшой глубины (до 20 метров) шнеками небольших диаметров (до 1500 мм).

Перечислим несколько самых популярных направлений работ, при которых применяется шнековое бурение:

• установка дорожных ограждений, дорожных знаков, оград, столбов, опор,
• взятие проб грунта с разной глубины,
• создание буронабивных свай,
• пересаживание деревьев,
• завинчивание винтовых свай,
• лидерное бурение для забивки свай.

Наиболее часто такое бурение производится буровыми шнеками в грунтах категорий III- Х по классификации крепости горных пород Протодьяконова. В твердых грунтах категорий процесс бурения требует высокой квалификации работников и использования наиболее надежного, профессионального рабочего инструмента.

Самые распространенные среди методов вращательного шнекового бурения — рейсовый и поточный.»

А можно пробурить скважину самостоятельно?

В определенных ситуациях домовладелец задумывается о возможности сделать водяную скважину самостоятельно, надеясь выиграть сразу по нескольким пунктам — бурение, обсадка и т.д. В основном, конечно, все стремятся сэкономить. Главное, чтобы «экономия» не коснулась качества воды и времени, потраченного на самодеятельную скважину. Вполне возможно, что у Вас получится сделать так называемый абиссинский колодец, или скважину-иглу. В этом случае узкая обсадная труба с острой насадкой просто забивается неглубоко в землю до ближайшего водоносного горизонта (не глубже 8 м). Бурение малогабаритной шнековой установкой позволяет сделать более глубокую скважину большего диаметра. Такие установки снабжены либо электрическим, либо бензиновым двигателем.

Но пробурить — это полдела, требуется качественно обсадить скважину. Часто бывает, что пройдя часть ствола, домовладелец вынужден обращаться к специалистам, чтобы те закончили бурение или до конца обсадили скважину. Конечно, в такой ситуации заказчик приобретает некоторый опыт буровика, но опыт этот недостаточен для самостоятельной работы и стоит большого количества потраченных денег, времени и сил. Если стоит задача сделать в коттедже качественное круглогодичное водоснабжение на основе скважины, рекомендуем сразу обращаться в профессиональную буровую компанию.