Механічне буріння неглибоких свердловин.

Ручне ударно-обертальне буріння.

1.9.1. Загальні відомості.Обсяг ручного буріння у практиці геологорозвідувальних робіт постійно скорочується, але без нього не обійтися у важкодоступних та віддалених районах, у разі незначних обсягів неглибокого буріння та в деяких інших випадках.

1.9.2. Способи та технологія ручного ударно-обертального буріння .Буровий інструмент. Використовується два способи ручного буріння – обертальнийта ударний,вибір яких залежить від геологічного розрізу. Обертальним способом проходяться м’які породи (глини, суглинки, леси, супіски, м’яка крейда ), ударним – породи середньої твердості та частково м’які, зв’язні (вапняки, мергелі, щільна крейда, слабкі пісковики тощо). При ударно-обертальному бурінні глибиною до 15 м та діаметром до 93мм свердловини проходяться без використання вишок та лебідок. Буріння більш глибоких свердловин здійснюється з використанням ручних або механічних лебідок, балансирів та дерев’яних або металевих вишок – триног.

При обертальному бурінні буровий снаряд складається із змійовика, бурової ложки та бурильних труб. Після заповнення бура породою він вилучається із свердловини, звільнюється від породи та знов опускається у свердловину.

Буровий снаряд при ударному бурінні складається з долота, ударної штанги, та звичайних штанг. Снаряд приводиться у коливальний рух за допомогою балансирів – ручним способом або з використанням лебідки. При бурінні долотом снаряд після кожного удару повертається на кут 20-40°. Під час буріння у свердловину періодично підливають воду. Спуско-підйомні операції здійснюються як і при обертальному бурінні. Штанги розгвинчуються на окремі свічки. Після заглиблення долота на 0,3 – 0,4 м за допомогою жолонки (сталевий циліндр з нижнім клапаном) відбираються проби порід. Жолонка може використовуватися і як самостійний інструмент при проходці свердловини у сипких породах та пливунах.

При здійсненні спуско-підйомних операцій використовують підкладну вилку - для утримання бурильних труб у підвішеному стані; вертлюг – для з’єднання труб з підйомними пристроями (гачком, канатом, лебідкою); фарштуль (має теж призначення, що і вертлюг, але швидше надівається і знімається з бурильних труб); шарнірні та інструментальні ключі – для скручування і розкручування елементів бурового снаряду.

(Short explaine geological work – documentation, pick out example).

1.10.1. Загальні відомості. До неглибоких відносяться свердловини глибиною до 50 м. Буріння неглибоких свердловин у пухких і м’яких породах широко використовується під час геологічної зйомки та картування, при розвідці деяких видів твердих корисних копалин, будівельних матеріалів, для сейсмічної розвідки, інженерно-геологічних досліджень, проходки експлуатаційних свердловин на воду і т. і.

Для буріння неглибоких свердловин використовується декілька десятків типів обладнання, ґрунтованого на різних технологічних методах.

1.10.2. Ударно – канатне буріння стаканами і ґрунтоносами. При бурінні неглибоких свердловин у пухких та сипких породах широко використовується один з різновидів ударно-канатного буріння із застосування забивних стаканів, жолонок, ударних гільз, які забезпечують одночасно руйнацію породи на вибої та вилучення на поверхню зразків з мало порушеною структурою. При цьому виді буріння найчастіше використовуються бурові установки Д – 5 – 25, БУКС – ЛГТ, УБП – 15 М, БУВ – 1Б, змонтовані на одновісному причепі.

Технологія буріння свердловин подібного типу наступна (рис…). Буровий снаряд, який складається з ударного стакану (гільзи, 1) та ударної штанги (2) підвіщується на канаті (3). Канат проходить через ролік (4) на верхівці щогли (5) і закріплюється на барабані лебідки (6). Бурильник підіймає лебідкою і скидає буровий снаряд, звільняючи барабан лебідки (7) за допомогою важеля (8). Після заповнення стакана породою бурильник підіймає інструмент на поверхню для очищення від породи та відбору зразка.

Для буріння у м’яких породах найчастіше застосовуються ударні бурові гільзи (стакани) (рис…). Ударні бурові жолонки, які вже згадувалися при ручному бурінні, використовуються при бурінні у водоносних пісках або пливунах (розріджені глинясті ґрунти). При інженерно-геологічних дослідженнях для відбору монолітів ґрунтів використовуються ґрунтоноси.

Бурова установка УБП – 15 м (рис…) призначена для інженерно-геологічних досліджень а саме дослідження щільності ґрунтів методом пенетрації (ударного зондування). Для цього в ґрунт забивається штанга з конусом на кінці та підраховується кількість ударів пенетраційного молота, необхідних для занурення зонда у ґрунт на 10 см.

1.10.3. Обертальне буріння із транспортуванням зруйнованої породи на поверхню шнековою колоною. Сутність обертального буріння шнеками в тому, що зруйнована долотом порода підіймається на поверхню одночасно із заглибленням вибою за допомогою бурових штанг, на яких гвинтоподібно навита сталева стрічка – р е б о р д а. Колона цих штанг-шнеків утворює гвинтовий транспортер. Шнековий спосіб ефективно використовується при бурінні свердловин у м’яких породах та породах середньої твердості, а також у слабо зцементованих рінниках за умов невеликих розмірів ріні. Цей спосіб застосовують при проходці свердловин при сейсморозвідувальних, інженерно-геологічних та гідрогеологічних дослідженнях, геологічній зйомці та пошуках корисних копалин. При необхідності підняти керн до шнекового інструменту приєднується ґрунтонос.

Інструменти для шнекового буріння це долото та колони шнекових штанг. Найбільше використовуються дво- і три-лопатеві долота із східчастою ріжучою кромкою (рис…), армованою різцями з твердих сплавів. Діаметри шнеків від 60 до 300 мм і більше.

Для буріння неглибоких свердловин (до 10 м) при інженерно – геологічних дослідженнях та картуванні використовуються переносні мотобури (рис…).

1.10.4. Вібраційне (віброударне) буріння. Запропоноване проф. Д.Д. Барканом та інженером В.І. Тупіковим у 1950 р. для буріння геологорозвідувальних свердловин. Цей спосіб буріння відноситься до одного з найбільш ефективних для проходки неглибоких свердловин (20 – 25 м) у нескельних ґрунтах – пісках, супісках, суглинках, глинах, моренних відкладах, стрічкових глинах, гравійно-рінникових відкладах, мергелях тощо. Крім буріння свердловин вібраційна техніка використовується для занурення та вилучення обсадних труб, ліквідації аварій, зв’язаних з прихопленням інструменту на вибої, очищення колонкових труб і зондів, розглинизації стінок свердловини та інше. Вібраційне буріння характеризується низькою вартістю, високою продуктивністю, задовільною якістю отриманої геологічної та інженерно-геологічної інформації.

Сутність вібраційного буріння у тому, що віброзанурювач (вибропогружатель, рос.) з високою швидкістю (до 2 м за хвилину) занурюють у ґрунт породоруйнівний інструмент – зонд, який являє собою трубу з поздовжнім прорізом (рис…).

Вібраційні машини поділяються на наступні типи (рис…) : віброзбудники поверхневі з жорстким кріпленням двигуна на корпусі (1), віброзбудники поверхневі з пружнім (пружинним) кріпленням двигуна на корпусі (2) та пружінні та без пружинні вібромолоти, які являють собою віброударні механізми поверхневого типу (3).

Віброзбудники являють собою вібраційну машину, у якій коливання робочого органу передаються породоруйнівному буровому інструменту або обсадній колоні.

Вібромолот являє собою ударно-вібраційну машину, у якій коливання робочого органу закономірно супроводжуються ударами по інших елементах машини (наприклад наголовниках).

У практиці геологорозвідувальних робіт найчастіше застосовуються віброзбудники з жорстким кріпленням на корпусі: БТ – 9, В – 109, С – 414 та інші; віброзбудники з пружнім кріпленням двигуна - ВМП – 1, ВО – 6, ВБЛ-3М; без пружинні вібромолоти ВБ – 7, ВГ – 6, ВГ- 8 та інші.

Складовими частинами будь-якої бурової віброустановки є : вібраційна машина, обладнан наголовником, вантажопідйомний пристрій, якмй складається з щогли та лебідки для спуско-підйомних операцій, джерела електроенергії та ходової частини. Практично всі віброустановки належать до комбінованих, тобто за їх допомогою можна бурити свердловини не тільки вібраційним способом абе й іншими.

Б у р о в и й і н с т р у м е н т д л я в і б р а ц і й н о г о б у р і н н я. Буровий снаряд для вібраційного буріння складається з бурильних труб та породоруйнівного інструменту, а саме: зонду, стакана, жолонки та грунтоносу. Зонд являє собою трубу довжиною 1 – 1,3 м, яка має на нижньому кінці робоче кільце, а на верхньому перехідник для приєднання до бурильних труб. Труба по всій довжині має прорізь або декілька прорізей. Діаметри зондів 89, 108, 127, 146, !68 та 219. (Режими вібробуріння тут не розглядаються).