Биография

Автореферат

Результаты поиска

Инд. задание

Б И Б Л И О Т Е К А

СПОСОБЫ БУРЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН

первоисточник: Ребрик Б. М. "Бурение инженерно-геологических скважин" 1990

Колонковое бурение — один из наиболее широко распространенных способов проходки скважин.

Основные преимущества колонкового бурения: универсальность, т. е. возможность проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород, возможность получения керна с незначительными нарушениями природного сложения грунта, сравнительно большие глубины бурения, наличие крупного парка выпускаемых промышленностью высокопроизводительных буровых станков как самоходных, так и стационарных, хорошая освоенность технологии бурения и др.

Существенные недостатки колонкового бурения с точки зрения возможности его широкого использования на инженерных изысканиях: малый диаметр скважин, который во многих случаях не позволяет проводить гидрогеологические исследования и испытания грунтов штампами, во всех породах получать 100%-ный выход керна и качественные образцы рыхлого грунта для лабораторных исследований и т. д.

Бурение «всухую» (без подачи в скважину воды и без расхаживания снаряда) — наиболее распространенная разновидность колонкового бурения при изысканиях. Хотя оно носит название бурения «всухую», однако реализуется при наличии в скважине воды или с подливом последней.

Медленновращательное бурение. Сущность его состоит в том, что скважину углубляют инструментом режущего типа путем срезания с забоя сплошной стружки. При проходке скважины этим способом используют обычные, большей частью самоходные, станки для колонкового бурения, а в качестве породоразрушаюшего инструмента— ложковые и спиральные буры, т. е. инструмент для ручного вращательного бурения. Качественная геологическая документация при этом способе бурения затруднена. Технология этого бурения отличается простотой.

Шнековое бурение — разновидность вращательного бурения. Особенность способа состоит в том, что процессы углубления скважины и удаления продуктов разрушения шнековым транспортером в нем совмещены.

Преимущества шнекового способа: высокая механическая скорость бурения, незначительные затраты времени на монтажно-демонтажные работы и вспомогательные операции, сравнительно большой диаметр скважин; отсутствие потребности в воде для промывки. Недостатки: большой расход мощности и ограниченная область применения, трудность проведения качественной геологической документации.

Винтовое бурение (или бурение завинчиванием) при изысканиях применяется редко. Сущность его состоит в том, что винтовой породоразрушающий инструмент завинчивают в грунт, а затем извлекают на поверхность. При этом размещенный на лопастях инструмента грунт срезается по боковым поверхностям. Способ можно использовать только в весьма рыхлых и мягких грунтах (илы, сапропели и т. д.).

Вращательное бурение сплошным забоем (роторное бурение) при инженерных изысканиях применяется только для бурения гидрогеологических скважин на воду. Для проходки собственно инженерно-геологических скважин этот способ не используется, так как он не обеспечивает должной инженерно-геологической информации о грунтах. Роторный способ позволяет бурить скважины любого диаметра, практически на любую требуемую глубину и в любых по крепости породах. Скважины можно бурить с прямой и обратной промывкой, а также с продувкой сжатым воздухом. Особенно эффективно роторное бурение при проходке рыхлых пород с обратной промывкой всасывающим способом или с помощью эрлифта.

Ударно-канатное бурение сплошным забоем — достаточно изученный и хорошо освоенный способ проходки скважин. Его используют для бурения гидрогеологических скважин и скважин на воду1. Для бурения собственно инженерно-геологических скважин его применяют только при наличии больших толщ валунно-галечных грунтов, где использование других способов бурения крайне затруднено или невозможно. Обычно ударное бурение сплошным забоем ведут с непрерывным погружением обсадных труб. Этот способ малопроизводителен (не более 3—4 м/смену). Качественная геологическая документация при этом способе практически невозможна.

Ударно-канатное бурение кольцевым забоем — один из наиболее широко применяемых способов проходки скважин (до 35%). Основные преимущества: простота технологии, удовлетворительное качество геологической документации, сравнительно высокая производительность 015 м/смену). К недостаткам способа относятся невозможность проходки скважин в скальных грунтах, малая длина рейса, невозможность отбора качественных монолитов в некоторых грунтах.

Различают две разновидности ударно-канатного бурения кольцевым забоем: с отрывом инструмента и без отрыва инструмента от забоя. Первая разновидность носит название клюющего способа, вторая — забивного. В особую разновидность выделяется желони-рование.

Все три разновидности ударно-канатного бурения можно использовать в зависимости от геологического разреза при проходке одной и той же скважины, поскольку для всех могут быть применены одни и те же ударно-канатные станки и требуется смена лишь породоразрушающего инструмента. Клюющий способ особенно эффективен в лессовых породах.

Грейферное бурение — сравнительно новый способ проходки скважин в отечественной практике. Он разработан в ЦНИГРИ для бурения скважин при разведке россыпных месторождений в сложных геологических условиях. Этот способ представляет собой разновидность ударно-канатного (или ударно-штангового) бурения. Его используют при проходке скважин сравнительно большого диаметра в валунно-галечных отложениях. В качестве породоразрушающего инструмента при грейферном бурении применяют грейферы различных конструкций.

Вибрационное (ударно-вибрационное) бурение относится к числу наиболее производительных способов проходки скважин при инженерных изысканиях (до 50—70 м/смену). Сущность его состоит в том, что помимо вертикального статического усилия от вибропогружателя, как правило располагающегося на поверхности, и бурового снаряда, по инструменту наносят удары высокой частоты или сообщают ему возвратно-поступательное движение. Вибрационное бурение обеспечивает получение качественной геологической документации исследуемого разреза. Недостатки вибрационного бурения — ограниченная область применения по глубине скважин и крепости проходимых пород, низкий процент чистого бурения (не более 25%), трудоемкость процесса очистки буровых зондов.

В настоящее время в качестве вибропогружателя в большинстве случаев используют беспружинный вибромолот.

При инженерных изысканиях вибропогружатели могут быть рекомендованы для бурения неглубоких (преимущественно до 15—20 м) скважин в мягких и рыхлых породах, для погружения труб в процессе бурения скважин, извлечения труб, ликвидации аварий, связанных с прихватом, заклиниванием или зажимом инструмента на забое. Кроме того, буровые установки, оснащенные вибропогружателями, могут быть использованы для проведения ударно-вибрационного зондирования грунтов.

Вибрационный способ бурения скважин в СССР разработан в НИИоснований, Гидропроекте и Мосгоргеотресте. Наиболее эффективно он используется в Мосгоргеотресте. Его успешно применяют также при проведении морской разведки.