Шнекове буріння свердловин – переваги і недоліки

Шнекове буріння дозволяє створити свердловину глибиною 50-80 м в породах з невисокою твердістю, таких як чорнозем, пісок, торф, глина. Важливо, щоб на шляху бурильного інструменту не траплялися великі камені і валуни. Діаметр свердловини, отриманої таким способом може досягати 70-400 см, а спеціальні розширювальні пристосування дозволяють збільшити його до двох метрів.

Як відбувається шнекове буріння

Шнекове буріння використовують для отримання свердловин в породах I-IV категорії буримости. При проходженні слабоцементірованнимі покладів гальки або щебеню можна досягти особливо високій швидкості. Для роботи використовують спеціальне обладнання:

• шнекову колону або транспортер;
• породоразрушающий інструмент (трьох- або дволопатеве долото).

Шнек складається з металевої труби, до якої зовні приварена стрічка з металу товщиною 4-6 мм у формі спіралі. Крок спіралі дорівнює:

• для в’язких порід – 50-70% від діаметра шнека;
• для сипучих і твердих – 86-100%.

Шнековий транспортер використовують для отримання зразків грунту. Він має порожнисту трубу з великим прохідним отвором. Відокремлений грунт надходить в спеціальну гільзу, що дозволяє отримати зразок без з’єднання і перемішування з відкладеннями інших горизонтів.

Опис процесу буріння

Буровий інструмент впроваджується в породу і сколює її. Відокремлений грунт надходить на обертовий шнек і не вимагає додаткового дроблення і перемелювання. Шнек швидко обертається, створюючи відцентрову силу, яка прибиває грунт до стінок свердловини. Завдяки цьому канал зміцнюється. Залишки розбитого грунту рухаються вгору до гирла і викидаються на поверхню.

Долото швидко проникає в пухкі відкладення, віддаючи їм надлишкове тепло, яке з’являється в процесі роботи. Площа контакту різців і грунту досить велика, щоб метал охолоджувався до робочої температури. В процесі буріння на стінки свердловини нашаровується невелику кількість грунту, тому діаметр долота повинен на 10-20 мм перевищувати ширину колони зі спиралевидной стрічкою.

Зазвичай коронка обертається з частотою 100-200 оборотів в хвилину. Її підвищення викликає вібрацію установки, а зниження – погіршує доставку грунту на поверхню. Якщо відкладення досить пухкі, різець впроваджується в їх товщу без прикладання додаткової сили під дією:

• ваги бурової колони;
• зусилля обертального механізму;
• реактивного зусилля, яке виникає при транспортуванні грунту на поверхню.

Додаткове навантаження на вісь потрібно створювати при проходженні мерзлих або щодо твердих грунтів, сухих щільних глин. Вона може складати 15-30 кН.

Проходження глини і гравію

При проходженні глини шнек забивається, оскільки в’язка порода налипає на його стінки. У такому випадку застосовують коронки з плавним переходом лопатей в спіраль шнека, а також спіралі з коротким кроком. Проходження уповільнюють до 12-15 см / хв, а частоту обертання максимально збільшують. Можна додатково вливати воду в свердловину (10-20 л на кожен метр), включати вібратор. Якщо шнек все ж забивається, кожні 1,5-2 м поглиблення його потрібно піднімати на поверхню і очищати від нашарування глини.

Відкладення дрібного гравію або гальки бурять з підвищеною частотою обертання установки – до 300 оборотів в хвилину. Щоб уникнути вібрацій, над коронкою слід встановити 2-3 обважнених шнека. Відкладення великої гальки бурять при 30-40 об. / Хв без додаткової осьового навантаження.

Вартість і терміни проведення робіт

На відміну від інших видів буріння, шнековий спосіб відрізняється високою продуктивністю і низькою вартістю. Ціна і терміни облаштування свердловини залежить від її глибини, призначення і від характеру грунту. Робота виконується досить швидко в порівнянні з роторним і ударно-канатними способами буріння.

Переваги та недоліки технології

Використання шнеків для облаштування свердловин має ряд переваг:

• висока швидкість проходки (до 40-80 м / ч);
• слабке зношування техніки і буровій коронки, оскільки опір грунту досить низька;
• немає необхідності додатково охолоджувати обладнання;
• монтаж і демонтаж установки відбувається досить швидко;
• можна отримати широку свердловину.

Недоліки технології:

• буріння можливо тільки в м’яких відкладеннях;
• висока витрата потужності;
• невелика глибина свердловин.

Недоліки методу обмежують область його застосування, але не позначаються на продуктивності устаткування, що не ускладнюють роботу з ним, тому такий спосіб буріння залишається одним з найпопулярніших.

У яких сферах застосовують шнекове буріння

Шнековий спосіб буріння використовують при інженерно-геологічні дослідження, при проходці розвідувальних і зондіровочние свердловин в пластичних глинистих ґрунтах. Сфера застосування технології включає проходження лідерних свердловин під стовпчики для огорожі або палі, опори освітлення, а також розвідку під будівництво і родовища крейди.

Шнекові установки прості в управлінні і монтуються на колісний транспорт, тому високо мобільні. Цей метод буріння найчастіше використовується при облаштуванні свердловин для води через його високої продуктивності. Але його можна застосовувати тільки в пухких грунтах, що створює деякі територіальні обмеження.