Что такое шнековое бурение скважин
Перейти к содержимому

Что такое шнековое бурение скважин

  • автор:

Что такое шнековое бурение скважин

Разновидность вращательного бурения. Бурение сопровождается быстрым погружением долота в породу, а разрушенная порода непрерывно перемещается вверх по винтовой поверхности шнеков и выносится через устье скважины на поверхность земли. Позволяет проходить скважины в мягких и средней твердости породах на глубину до 50-75 м. с большой механической скоростью и незначительными затратами времени на монтажно-демонтажные работы и вспомогательные операции. Сравнительно большой диаметр скважин, отсутствие потребности в воде для промывки. Шнековое бурение пользуется широким распространением для проходки взрывных скважин при разработке твердых полезных ископаемых открытым способом, при сейсморазведке, сооружении буронабивных свай и других целях. При шнековом бурении скважин сплошным забоем буровой снаряд состоит из долота и шнековой колонны.

Шнеки состоят из труб с наваренными на них спиралями, замков для соединения отдельных звеньев шнековой колонны. Замки могут быть в виде шестигранника, трехгранника или резьбы, передающих момент вращения, и пальцев, воспринимающих осевое усилие
Пример обозначения: Шнек буровой D=135мм, L=1500мм

Диаметр, мм Длина, мм Тип соединения Диаметр долота, мм
Шнека Трубы
62 34 1000 резьба 76
135 73 1500 шестигранник 148, 151
180 89 1500 шестигранник 198
230 89 1500 шестигранник 250
250 114 1500 трехгранник 270
300 114 1500 трехгранник 330
350 114 1500 трехгранник 360
400 114 1500 трехгранник 420
500 114 1500 трехгранник 520

Долото шнековое обеспечивает разрушение породы резанием. Разрушенная порода затем поступает на спираль (реборду) шнека и транспортируется на поверхность. Долота отличаются количеством и конфигурацией лопастей, а также типом вооружения.
Пример обозначения: Долото шнековое 3-х лопастное D=250мм

Диаметр, мм Количество лопастей Тип соединения
76 4 резьба
148 3 шестигранник
151 2 шестигранник
198 2, 3 шестигранник
250 2, 3 шестигранник
270 3 шестигранник
330 3 трехгранник
360 3 трехгранник
420 3 трехгранник
530 3 трехгранник

Предназначен для вращательного бурения скважин в горных породах IV-V категории по буримости. Забурники позволяют совместить проходку с удалением породы из забоя без применения промывки и продувки. Забурники представляют собой трубу, по наружной поверхности которой приварена спирально навитая лента (реборда). К корпусу забурника приварены лопасти, армированные твердосплавными пластинами и сменными резцами. Конструкция обеспечивает эффективное удаление продуктов разрушения и более высокую скорость бурения.
Пример обозначения: Забурник шнековый D=270мм

Диаметр забурника 151, 198, 250, 270, 330, 370, 420, 530, 630, 730, 830 мм

Штанги бурильные служат для спуска бурового снаряда в скважину, передачи вращения породоразрушающему инструменту с поверхности от вращателя бурового станка, передачи осевой нагрузки на забой, подъема бурового снаряда из скважины. Штанги бурильные шнековые выполнены в виде несущей трубы, с обоих сторон которой приварены соединительные наконечники.
Пример обозначения: Штанга бурильная D=73мм, L=1500мм

Диаметр, мм Длина, мм Тип соединения
73 1000, 1500, 3000 шестигранник
89 шестигранник
114 трехгранник
Шнеколовка
Представляет собой снаряд в виде спирали с шагом извлекаемого шнека. Шнеколовка, как гайка, навинчивается в шнек и поднимается
Переходник
Для соединения между собой частей шнековой колонны и бурильных штанг разного диаметра
Серьга Вилка подкладная
Рамка подкладная Палец для шнека

Шнековое бурение. Выбираем шнек

Все статьи

Вращательным шнековым бурением называют один из самых старых способов создания скважин, который со временем почти не менялся — только претерпел небольшие усовершенствования.

Плюсы и минусы шнекового бурения

Недостаток шнекового метода — ограничение по максимальной глубине, которую можно достичь без применения дополнительного оборудования. Однако преимущества делают шнековое бурение самым популярным способом создания скважин.

Все, кто производит бурение скважин навесными гидробурами, ценят скорость производимых работ, универсальность применения оборудования, финансовую доступность, а также относительно несложную технологию.

Шнек буровой

Фото: Шнек буровой

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 III–IV процесс бурения требует высокой квалификации работников и использования наиболее надежного, профессионального рабочего инструмента.

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

Рейсовый и поточный способы бурения

При рейсовом способе бурения используются шнеки, которые наращиваются штанговыми удлинителями для достижения заданной глубины. Шнековый бур забуривается на глубину витков, извлекается из скважины по мере наполнения витковой части буримой породой. Порода сбрасывается в стороне от скважины, шнек погружается обратно за следующей порцией грунта.

Процесс продолжается до достижения необходимой глубины. Производительность такого метода зависит, в том числе, от длины винтовой части шнека. Но тут нельзя забывать о том, что, чем больше диаметр, тем более тяжелый груз извлекается базовой машиной из скважины.

Сам винтовой шнекобур и удлинители — внушительная металлическая конструкция, а вместе с грунтом, особенно при большой глубине бурения, этот комплекс может оказаться на грани грузоподъемности базовой машины. В шнекобурах Технопарка «Импульс» учтена эта особенность — количество витков зависит от серии шнека и его диаметра, но с учетом максимально возможного объема породы, который предстоит извлечь.

Шнек буровой

Фото: Шнек производства Технопарк «Импульс»

При поточном способе выход породы из забоя происходит постоянно на всей глубине бурения. Этот способ более производительный, чем рейсовый. При работе поточным способом не надо постоянно извлекать шнек с породой, т.к. буримая порода сама движется по всей длине инструмента к устью скважины. Достигается такая производительность за счет того, что реборда идет по всей длине шнека и всех удлинителей. Соединяются шнек и удлинители таким образом, чтобы на стыке последний виток шнека переходил в первый виток удлинителя — получается шнековая колонна. Вращения колонны производят непрерывное (поточное) транспортирование буримого грунта из забоя на поверхность.

Выбор способа бурения зависит от поставленной задачи.

Полностью винтовые бурильные колонны всегда производительнее, но дороже, чем шнекобур с удлинителями-штангами. Если бурится скважина глубиной до 5 или 10 м., то рейсовый способ будет комфортным, а если 10 м. и глубже — наиболее предпочтительным будет поточный способ.

Есть виды работ, при которых поточный способ бурения необходим. Это те работы, которые требуют идеально четкие диаметр, вертикальность, ровность по всей глубине скважины, например, лидерное бурение для последующей забивки свай или создание скважин для изготовления буронабивных свай.

Что такое шнек?

Слово „Шнек“ немецкого происхождения, в переводе означает „улитка“, „завиток“, „спираль“. Состоит он из основания в виде стержня, на котором, вдоль оси, закреплены спиральные витки. По сути это конвейеры, которые доставляют по трубе сыпучие материалы.»

Шнек буровой оснащен снизу режущей частью, которая разрушает буримую породу, и присоединительным хабом.

Транспортировка материала осуществляется одновременно с проходкой скважины — это и есть суть шнекового бурения.

Контакт шнекобура с породой происходит не одновременно по всей площади скважины. При забуривании мощное давление, сконцентрированное в зубьях, передается на породу. Происходит вдавливание зубьев в породу. В податливом, мягком грунте, с вкраплением камней 0 — 10%, что соответствует V — X категориям крепости пород по шкале Протодьяконова, зубья для абразивного бурения врезаются в грунт и, срезая слой за слоем, транспортируют по шнеку землю к устью скважины.

Если порода соответствует категориям I — IVa, т.е. крепкая или очень крепкая, то при такой твердости применяются скальные зубья. Вдавливаясь, они скалывают, измельчают породу, посылая измельченный материал по стальным виткам (ребордам) с нижней части скважины к ее устью. Трубой в этом случае является скважина. Благодаря разнице коэффициентов трения породы и коэффициентов трения о стальные витки и породу стенок, поднимающаяся масса укрепляет стенки скважины. Коэффициент трения о сталь ниже, чем коэффициент трения о грунт, поэтому разрушенная порода продвигается по центральной части шнека быстрее, чем на границе с грунтом. Благодаря этому неровности стенок скважины удерживают и уплотняют породную массу, укрепляя таким образом стенки скважины. Увеличивающуюся трения избыточную температуру инструмент отдает буримому грунту.

Шнек буровой

Фото: Шнек буровой с наплавкой

При шнековом вращательном бурении недопустимы отклонения в сторону крайностей. Количество разрушенной режущей головкой породы не должно быть маленьким — это сократит производительность. Но и не должно быть большим, это забьет межвитковое пространство и будет стопорить продвижение породы по скважине. Шнекобуры Технопарка «Импульс» изготавливаются исходя из того, что производительность шнекового транспортера должна быть выше или равна производительности режущей части шнека.

Непосредственно подъем породы по шнековому транспортеру возможен лишь при условии, когда угол линии спирали меньше значений трения породы о поверхность реборды. Этим важнейшим деталям Технопарк «Импульс» уделяет максимальное значение при проектировании и изготовлении шнековых буров.

Подобрать нужный шнек, буровой комплект

Михаил Михайлович Протодьяконов (1874—1930 гг. жизни) был великим российским, а затем и советским ученым в области горного дела. Шкала коэффициента крепости горных пород стала первым реальным способом, который оценил горные породы по буримости, взрываемости, зарубаемости. Эта шкала — лишь один из многих глобальных трудов профессора Михаила Михайловича в горнодобывающей области.

Шнековое бурение скважин

Шнековое бурение — самый простой, экономный и рациональный метод получить скважину для воды глубиной до 45 метров и диаметром 60 сантиметров. Способ активно используется при наличии мягких и средних почв, например, глины, песка или торфа. Технология доведена до совершенства, поэтому спустя всего 1–2 дня после оставленной заявки заказчик принимает готовую работу.

Принцип шнекового бурения

Этот способ создания скважин получил свое название из-за особенностей конструкции. Главный элемент техники — винтообразный шнековый транспортер. По сути, это бур, на котором наварены реборды из стали толщиной около 5 миллиметров.

В процессе бурения скважины МГБУ винт начинает вращаться, извлекая грунт вверх. Некоторая часть земли утрамбовывается в стенки, делая их более прочными и устойчивыми. Если в породе присутствуют валуны или камни, это значительно усложняет задачу.

После достижения буром водного горизонта аппарат постепенно извлекается. Затем для предохранения от обвалов устанавливается обсадная труба.

Важная особенность шнекового метода — отсутствие промывочной жидкости. Она не нужна, так как шнек самостоятельно удаляет разрушенную породу и нужды в промывке земли нет. Отсутствие этого этапа делает шнековое бурение еще бюджетнее, поэтому его стараются использовать при любой удобной возможности.

Когда применяют шнековое бурение?

Такой метод в последние годы активно набирает популярность. Это связано с тем, что сегодня загородное строительство бурно развивается. Многие владельцы частных домов и земельных наделов выбирают шнековое бурение, так как оно самое эффективное и оптимальное по денежным и трудовым затратам. Кроме того, как правило, на частных территориях бывают сыпучие, неплотные грунты, которые как нельзя лучше подходят для работы буром с ребордами.

Преимущества и недостатки шнекового бурения

Эта технология хороша следующим:

  1. Повышенная скорость бурения без необходимости дополнительно перемалывать отработанную породу.
  2. Низкая цена в сравнении с другими методами.
  3. Отсутствие потребности в подъеме бурильной колонны в процессе работ и принудительном охлаждении инструмента.
  4. Уплотнение и укрепление стен скважины с помощью грунта, поднимаемого к устью.
  5. Относительно небольшие затраты электроэнергии.
  6. Не требуется подача бурильной жидкости.
  7. Мобильность и компактность буровых установок. Техника может быть доставлена на любой участок.
  8. Безопасность рабочего процесса.

Шнековый метод бурения обладает одним недостатком — ограничения в отношении характеристик грунта. Технологию невозможно использовать на почвах с высокой плотностью и вязкостью.

Тем не менее, такой способ создания скважин позволяет эффективно решать вопрос водоснабжения, поэтому занимает ведущую позицию в рейтинге с подобными методиками.

Колонковое и шнековое бурение

Далеко не в каждом частном доме есть возможность подключения к центральной системе водоснабжения. В этом случае нужно обустраивать автономную систему подачи воды. Наиболее популярный вариант – через скважину. Добраться до водоносного слоя можно различными способами. Две достаточно распространенных технологии – шнековое и колонковое бурение. Об особенностях, преимуществах и недостатках каждой из них нужно поговорить подробнее.

Шнековое бурение

Шнековое бурение – популярная технология для создания скважин под воду. Твердые породы разрыхляются с помощью металлических резцов, которые закреплены на буре. Благодаря расположению резцов на металлическом стержне по спирали, грунт самостоятельно поднимается из углубления на поверхность в процессе бурения.

Принцип работы шнекового бурильного оборудования можно описать в несколько этапов:

  • Под собственным весом, бур начинает погружаться в грунт. Ввинчивание происходит благодаря наличию острого наконечника на рабочей части, винтовых резцов.
  • Продолжая вращение за счет работы двигателя, бур углубляется в почву, земля поднимается на поверхность.
  • В процессе заглубления рабочей части, бур постепенно удлиняется, за счет добавления дополнительных секций. Благодаря этому можно достигнуть любой глубины, чтобы найти водоносный слой.

Когда работа будет окончена, бур постепенно достается из скважины, разбирается на отдельные секции. Одновременно с этим, в скважину погружаются обсадные трубы, которые укрепляют стенки скважины, не дают грунту осыпаться внутрь.

Технология шнекового бурения имеет множество преимуществ:

  • непрерывность рабочего процесса, благодаря тому, что грунт из скважины извлекать не нужно, он поднимается самостоятельно в процессе бурения;
  • высокая скорость бурения;
  • небольшие финансовые затраты на создание скважин большой глубины;
  • с помощью современного оборудования для шнекового бурения, можно копать скважины большой глубины и диаметра;
  • автоматизированный процесс бурения, который не требует серьезных физических затрат;
  • быстрый монтаж и демонтаж бурильной установки.

Однако, есть и некоторые минусы у данной технологии. Во-первых, есть ограничения по максимальной глубине бурения скважин. Во-вторых, нужно использовать дополнительное оборудование чтобы создавать требуемое давление на бур.

Колонковое бурение

Колонковое бурение – устаревшая технология создания скважин, которая считается одной из самых первых. Популярность данного способа значительно снизилась за последние десятилетия, так как для бурения может применяться только инструмент небольшого диаметра. Максимальный диаметр бура – 150 мм. Такая техническая особенность не позволяет устанавливать в готовых скважинах эффективные фильтры.

Наиболее распространенный вариант применения технологии колонкового бурения – создание разведочных скважин, который в дальнейшем могут быть расширены другим бурильным оборудованием. Идеальный вариант – разведка перед созданием полноценной артезианской скважины для воды.

Для бурения применяется рабочая часть в форме кольца. Она разрушает грунт только по краям. Одновременно с этим, в буровую колонну подается вода под большим давлением, которая вымывает породу наружу. Жидкость с помощью высокомощного насоса.

Несмотря на низкую популярность колонкового бурения, данная технология имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • На поверхность скважины вымывается керновый материал. Благодаря этому можно проводить геологическую разведку в выбранной местности, определять свойства грунта.
  • Высокая скорость работы по сравнению с другими технологиями бурения.
  • Благодаря применению в процессе промывки активных эмульсий, стенки скважины сохраняются в первоначальном состоянии.
  • Достаточно экономичный процесс бурения.
  • Можно бурить скважины в различных породах грунта.
  • Большая глубина бурения.

Что касается недостатков, здесь нужно отметить несколько моментов. Во-первых, керн часто заклинивает при бурении скважин под углом. Из-за этого выбивает рабочую часть оборудования, оно может сломаться. Во-вторых, малый диаметр бурения. Это ограничивает возможность дальнейшего использования скважины. В-третьих, при бурении твердых пород, рабочая часть быстро перегревается. Металл теряет свою прочность, быстро тупится.

Шнековое и колонковое бурение могут дополнять друг друга. Вариант применения двух технологий – создание разведочной скважины, которая будет расширена в случае достижения водоносного слоя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *