Выбор месторасположения скважины на воду должен быть основан на результатах исследований, в том числе гидрогеологических. Один из самых точных методов исследования недр — бурение разведывательной скважины. Один из самых востребованных видов бурения разведывательной скважины — колонковое.
Содержание
- Технология колонкового бурения скважин
- Преимущества колонкового бурения скважин
- Колонковое бурение скважин в гидрологической разведке
- Видео: колонковое бурение скважины
Технология колонкового бурения скважин ↑
Основное отличие колонкового бурения — разрушение проходимой породы по периферии забоя с полным сохранением ее центральной части в колонковой колонне. Чтобы было понятно: если на перфоратор прикрепить круглую коронку, вгрызться ею в цемент, получим мини-модель колонкового бурения, показывающую сам принцип — в цементе будет вырезан тонкий круг, центр останется в целости и сохранности. Правда, «керн» мы не вырвем из цемента (нечем заклинивать), но не суть — именно так проходит колонковое бурение скважин.
Процесс поэтапно:
- Коронку соединяют с колонковой трубой.
- Колонковую трубу соединяют с бурильными трубами, наращиваемыми по мере проходки.
- Верхнюю бурильную трубу закрепляют в шпинделе бурового станка, работающего от двигателя посредством ременной передачи.
- Станок вращает трубы, коронка разрушает породу по периферии забоя.
- Образующийся в центре керн наполняет колонковую трубу.
- Насос подает промывочный раствор через шланг, сальник, бурильные трубы.
- Выходящий на поверхность раствор выносит разрушенную породу, проходит по желобам, где оседает шлам.
- Очищенный раствор насос вновь подает на забой.
При полном заполнении колонковой трубы керном его заклинивают, отрывают и поднимают наверх вместе со снарядом. Для этого прекращают бурение. Процесс останавливают и для смены рабочей коронки, когда она приходит в негодность (затупляется).
Режим бурения определяют по следующим параметрам:
- вид коронки,
- количество оборотов,
- объем и качественные характеристики промывочной жидкости,
- осевая нагрузка.
Зачастую используют утяжеленные бурильные трубы, и это не прихоть — их применяют не только для повышения нагрузки на коронку и снижения износа оборудования, но и в целях предотвращения отклонения скважины от вертикали.
В зависимости от состояния забоя в качестве промывочной жидкости используют:
- аэрированный раствор,
- глинистый раствор,
- пены,
- полимерные жидкости,
- сжатый воздух,
- эмульсии.
Керн извлекают двумя способами:
- Подъем бурильной колонны — столбик пород заклинивают и отрывают от забоя, поднимают вместе с колонной.
- Гидротранспорт — через бурильную колонну керн непрерывно подается на поверхность под давлением промывочного состава.
Второй метод считается перспективным. Продолжают разработки по его усовершенствованию, включая плавную регулировку скорости вращения в автоматическом режиме.
Скорость колонкового бурения скважин высока:
- роторным методом — 100–3000;
- турбинным — 60–900 оборотов в минуту.
Инструментарий для колонкового бурения ↑
В колонковом бурении используют:
- колонковую трубу;
- колонну бурильных труб;
- коронку или колонковое долото (в зависимости от абразивных свойств и твердости исследуемых пород);
- муфтово-замковые, ниппельные соединения;
- промывочный сальник;
- тройной переходник;
- шламовую трубу.
В спускоподъемных операциях используют ключи, подкладывающие вилки, элеваторы.
Коронка — кольцо, сделанное из трубной заготовки. На изготовление идут:
- вольфрам,
- победит,
- сталь.
На рабочем конце коронки находятся резцы, изготовленные из алмазов или твердых сплавов. По сути, коронка — кольцо с расточенной на конус внутренней поверхностью и правой трапецеидальной наружной резьбой в верхней части.
Преимущества колонкового бурения скважин ↑
Впервые метод был предложен еще в 1862 году господином Лешо. Минуло полтораста лет с хвостиком, а колонковое бурение до сих пор востребовано, да еще считается перспективным. Причина длительности нахождения метода на пьедестале в его преимуществах:
- столбике керна, извлекаемом на поверхность в целости, что открывает возможность тщательного исследования недр: керн показывает пласты в разрезе, ни один другой способ не дает таких точных данных;
- использовании сравнительно легкого оборудования;
- возможности бурения с отклонением вплоть до горизонтального: с применением этого метода проходят вертикальные, восстающие, многозабойные, наклонные скважины;
- проходке любых пластов, включая базальтовые и гранитные;
- малом диаметре пробуренной скважины (при разведке месторождений нефти — до 305 мм; воды — до 151 мм) при откровенно большой ее глубине.
Кольская сверхглубокая скважина была пробурена этим способом. На 7000 м произошел обрыв колонны в нестандартных грунтах; дальше бурили с отклонением и достигли отметки в 12 262 м — беспрецедентный результат в разведывательном бурении.
Колонковое бурение скважин в гидрологической разведке ↑
В обустройстве скважин на воду колонковое бурение — один из самых точных методов разведки. Он обеспечивает качественное вскрытие водоносного пласта, не оставляя места для предположений — поднятый на поверхность керн наглядно демонстрирует структуру пройденных грунтов и пород.
Не забываем: от качества вскрытия пласта напрямую зависят срок службы скважины и ее дебит. Они-то и составят экономию, хотя изначально кажется, что с разведывательным бурением выйдет дороже. Кроме того, пробуренную скважину можно использовать, продолжив ее обустройство после поднятия керна на поверхность (если его не подавали гидротранспортом).
Видео: колонковое бурение скважины ↑
Колонковое бурение проводят приблизительно как показано в ролике. То есть достоверны техника и сам процесс, а вот детали требуют пристального внимания.
По всей видимости, дыру сделали исключительно для съемок. Вокруг предполагаемой скважины нет приямков. Промывочная жидкость ведет себя как ей хочется. Выбросы бесконтрольны. На деле жидкость должна поступать в специально обустроенное заглубление, где выносимая порода будет оседать. Насос перекачает оттуда раствор и заново направит его на промывку забоя. В углубление раствор поступает по специальным желобам. Эти земляные работы проводят на предварительном этапе.
Мы не зря приводим в пример именно этот ролик: знание, как не надо делать — половина успеха. Самостоятельное колонковое бурение абсолютно бессмысленно: грамотно проанализировать керн могут только специалисты, и обращение к ним — необходимость. Однако контролировать этих специалистов вполне возможно и даже нужно. Показанное в видео неприемлемо. Даже если промывочную жидкость не используют вторично, то отвести ее должны туда, куда вам надо, а не уделывать весь участок выбросами породы.
