Применяемые керноотборные снаряды

Керноотборные устройства предприятия «Бурсервис» являются одним из наиболее эффективных снарядов, использование которых позволяет производить отбор представительного керна диаметром 100 мм с рейсовой проходкой до 27 м.Существенным преимуществом данных снарядов является конструкция регулировочной головки. Требуемый зазор между башмаком кернорвателя и бурильной головкой достигается без извлечения керноприемника и его подвески с помощью имеющегося в конструкции регулировочного винта. Путем несложных операций и вращения регулировочной гайки достигается четко заданный зазор. Все это повышает безопасность труда персонала и эффективность выполняемых работ.Также преимуществом данного устройства является особенность конструкции узла подшипников подвески, а именно наличие двухрядного подшипника. Применяемые для изготовления обойм подшипников специальные высокопрочные стали, высокая твердость и чистота поверх­ности дорожек качения обуславливают их высокую стойкость в процессе работы, что важно для качественного отбора керна.

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 1. Общий вид снаряда УКР-185/100

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 2. Конструкция регулировочной головки

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 3. Конструкция шаровой подвески

Компоновка кернорвателей состоит из цангового и рычажкового кернорвателей. Цанга в своей конструкции имеет продольные наплавки композиционного высокопрочного материала, нанесенного на внутреннюю поверхность, что снижает до минимальных значений ее износ при отборе керна, и, соответственно, обеспечивает его надежный отрыв и удержание. Рычажки выполнены из легированной конструкционной стали высокой прочности, рабочая поверхность также армирована композиционным износостойким материалом тип – ZX-100, что исключает их износ.Корпус и керноприемник изготавливаются из цельнотянутых легированных стальных труб. Применением объемной термической обработки достигаются высокие механические свойства, и достаточная твердость, что обеспечивает высокую стойкость и прочность резьбовых соединений, а также высокий ресурс работы изделия. В процессе оказания услуг ОАО «НПП «Бурсервис» использует бурильные головки собственного производства. За время оказания услуг по отбору керна, спроектированы, испытаны и внедрены практически все типоразмеры бурильных головок, в том числе и нестандартные. В зависимости от твердости и абразивности буримых пород, могут применяться бурголовки разного размера с разным количеством лопастей и PDC-резцов. Мощный научно-технический потенциал и современное производство позволяют нам использовать при отборе керна бурголовки размера от 123,5 до 295,3 мм.

Сфера применения колонкового бурения

Колонковое бурение – метод, позволяющий с наибольшей точностью определять глубину расположения кровли и подошвы грунтовых слоев, а также глубинную отметку зеркала грунтовых вод.

Колонковая буровая технология широко применяется в таких отраслях:

  • Водоснабжение в промышленной и частной сфере. Бурение скважин для частного водоснабжения, организация водозабора целых поселков или городских кварталов эффективно выполняется колонковым бурением благодаря тому, что бур легко проникает на большие глубины. Колонковый снаряд способен поднять практически любую разрушенную породу кроме водонасыщенных и рыхлых несвязных грунтов (песков, гравия, гальки);
  • Геологоразведка в горнодобывающей промышленности. При проходе горной породы происходит точечное воздействие на грунт по радиусу вращения. Другими словами, снарядом, конструктивно напоминающим трубу, выбуривается цельный массив горных пород без нарушения их структуры и состояния.
  • Строительство. Проведение инженерно-геологических исследований для изучения физико-механических свойств грунтов, состояния пород. Колонковая технология предоставляет возможность с высокой точностью выявить УГВ и отобрать пробы воды для изучения их агрессивности по отношению к бетону.

В ходе колонкового бурения извлекается керн – столбик грунта или смежных грунтовых слоев. Керн характеризуется цельной естественной структурой, что обеспечивает проведение всестороннего анализа изучаемой породы. Бурение колонковой трубой позволяет с наивысшей точностью определить глубину залегания породы с целью изучения.

Керн, полученный при колонковом бурении

Колонковое бурение скважин обеспечивает целостность извлекаемого керна, что способствует качественному изучению породы. Одновременно с тем производится наиболее качественная чистка забоя от разрушенной породы

Использование колонкового бура в строительстве существенно облегчает и ускоряет процессы. В подготовленное колонковым буром отверстие легко забивается свая либо монтируется готовая железобетонная конструкция. Колонковое бурение позволяет создавать цилиндрические отверстия в кирпичных и бетонных конструкциях.

Мы производим Бурение инженерно-геологических скважин с отбором керна

Специалисты компании АкваГео-ХОЛДИНГ выполнят профессионально в максимально сжатые сроки все поставленные задачи в области бурения инженерно-геологических скважин для любых целей гражданского и военного строительства, по всей европейской части России.

Способы бурения инженерно-геологических скважин бывают разные и они зависят как правило от видов и характеристик породы и глубины залегания пласта.

Виды бурения:

Колонковый, Шнековый, Вибрационный, Ударно-канатный сплошным и кольцевым забоем.

Разновидности способа бурения:

С промывкой водой и разными растворами, с продувкой, в сухую, с применением вибратора, вибромолота, долот, желонок.

Бурение инженерно-геологических скважин

Бурение инженерно-геологических скважин цена
Количество скважин 8 метров 10 метров 12 метров Схематическое изображение
2 скважины 30 000 руб. 32000 руб. 35 000 руб. Бурение инженерно-геологических скважин
3 скважины 35 000 руб. 45 000 руб. 52 000 руб. Бурение инженерно-геологических скважин
4 скважины 45 000 руб. 55 000 руб. 66 000 руб. Бурение инженерно-геологических скважин
5 скважин 55000 руб. 68000 руб. 82000 руб. Бурение инженерно-геологических скважин
Предлагаем ознакомиться  Нормы расхода бентонитовой глины (код 407-0005) на 100 м бурения

Профессиональные инженерные изыскания

Профессиональные инженерные изыскания включают в себя спектр заранее согласованных работ, которые нужны, чтобы
изучить условия климата и особенности природы на месте предстоящего строительства; анализируются особенности
подземных вод, грунтов и участка в целом. Данная информация, полученная комплексно, обеспечивает реализацию наиболее
экономически выгодных, технически совершенных решений, что позволит не просто пользоваться стройматериалами
рационально, но и обеспечивает окружающей среде дополнительную целостность. По сути дела, именно грамотно
выполненные инженерные изыскания являются ключом к возведению надежного высокопрочного сооружения.

Виды инженерных изысканий

Инженерные изыскания могут преследовать решение разных задач, основная задача которых – получить комплексное
представление об особенностях местности, а также получить экономическое обоснование для потенциальных затрат. Наши
специалисты выделяют следующие группы инженерных изысканий:

1) землеустроительные (проверяются документы, составляется техотчетность, оформляются нужные договора);
2) топографические (оценивается состояние участка с точки зрения строительства в целом, а также проведения
определенных коммуникаций и инженерных сетей);
3) геодезические – территория участка разграничиваются, определяется место, где будет выполняться бурение, площадь
участка делится по зонам;
4) геологические – выполняется бурение скважин, исследование грунта, в лаборатории могут дополнительно оцениваться
горные породы, встречающиеся на территории;
5) экологические – с точки зрения загрязнений анализируются воздух, вода и почва (проверяется концентрация веществ и
их потенциальное превышение);

Для определенных участков могут потребоваться специальные варианты инженерных изысканий (гидрологические,
археологические, геоботанические, геотехнические и т.п.). Это особенно актуально, если планируется постройка
уникального объекта, планируется большое заглубление здания, строение возводится в условиях плотной застройки, на
участке возможны сложные геологические процессы (к примеру, высока вероятность землетрясения).

Сформированный в ходе профессиональных инженерных изысканий пакет сведений может быть использован в формировании
документации – по этой причине все работы следует доверять профессионалам с большим опытом и своим оборудованием.

Известны два метода использования колонкового бура: работа с подачей жидкости на забой или на сухую, то есть без бурового раствора.

Бурение без использования бурового раствора применяется в случае, если несвязные грунты пропитаны естественной влагой в достаточном для проходки и извлечения количестве. Воду также не подают в ствол выработки при проходке по текучепластичным, мягкопластичным и тугоппластичным суглинкам/глинам, твердым и пластичным супесям.

Жидкость в обязательном порядке применяют при разбуривании скальных и полускальных горных пород. При отсутствии воды в этом случае углубление происходит значительно медленнее. Помимо этого существенно возрастает вероятность преждевременного выхода из строя коронки, в связи с чем бурение на сухую считается более затратным.

Схема колонкового бурения с промывкой

Технология колонкового бурения скважины с промывкой позволяет не только продлить службу рабочего оборудования, но и наиболее скоростным и наименее трудоемким способом освободить забой от разрушенной породы

Бурение скважин с отбором керна

При бурении с буровым раствором скорость углубления существенно возрастает. Чаще всего данный способ применяется при бурении скважин значительной глубины. Это позволяет выполнить работы в кратчайшие сроки с минимальным риском повреждения коронки.

Еще воду под высоким напором подают на забой в процессе разработки скважины в рыхлых несвязных грунтах, если отбор керна не является задачей. Струей воды в данном случае просто промывают забой, освобождая ствол выработки от разрушенного грунта.

Основным элементом при колонковом бурении является разрушающая режущая деталь, установленная на подошву колонковой трубы. Называют ее коронкой. Для проходки скальных пород применяют особые коронки, оснащенные алмазными резцами.

Коронки для колонкового бурения

Коронки – режущие сменные элементы, которые прикручиваются к нижней кромке колонковой трубы. В процессе бурения их приходится менять несколько раз

Именно алмазная коронка обеспечивает практически беспрепятственное прохождение бура на большую глубину при проходке водозаборных выработок на известняк. То есть при разработке скважин, заглубленных в коренные породы, в трещинах которых в результате многовековой конденсации формировались запасы наиболее чистой подземной воды.

Резьба буровой коронки

Буровые коронки меняют простейшим способом – удаляют истершуюся деталь и навинчивают на колонковую трубу новую коронку

Горная порода разрезается с помощью коронки, вращающейся на высоких оборотах. Скорость вращения бура можно регулировать в зависимости от плотности разрабатываемого грунта. Коронка “вырезает” грунт только по краю своеобразного цилиндра, центральная часть которого продавливается в колонковую трубу.

Для извлечения керна буровой снаряд поднимают на поверхность. Захваченный им грунт буквально выдувают из колонкового бура струей воздуха, поданной в верхнюю часть трубы. Процесс выдува ускоряют, простукивая снаряд кувалдой.

Извлечение керна из колонковой трубы

В процессе колонкового бурения выбуренный конусообразный сегмент горной породы проталкивается в колонковую трубу. Для его извлечения колонковый снаряд достают из ствола путем разбора колонны бурильных штанг. Керн выдувают и выколачивают из трубы

Колонковые буры при прохождении прочных пород обладают большей производительностью, чем матричные и шарошечные долота. Это обусловлено высокой скоростью вращения бура, благодаря чему снижается степень прикладываемых усилий на разработку.

Бурение скважин с отбором керна

Вдобавок, долота полностью разрушают породу, которую нужно будет “вычерпывать” желонкой или подавать воду с напором для промывки забоя. По сути придется дважды, а то и трижды проходить один и тот же отрезок: сначала разрушать, затем расчищать. Колонковая технология позволяет пройти и расчистить забой за один прием.

Выбор станка или буровой установки определяется назначением скважины и ее диаметром. Популярность способа колонкового бурения обуславливает производство буровых установок и станков во всем мире. Тяжелые трактора, грузовики и вездеходы подходят для установок, предназначенных для разведочного бурения.

Буровая установка на гусеничном тягаче

Использование тяжелых гусеничных тягачей позволяет производить работы по колонковому бурению скважин в районах с бездорожьем, поверхностным заболачиванием, нестабильным рельефом

Чаще всего бурильное оборудование монтируется на классические автомобили марок МАЗ, КАМАЗ, Урал. Однако есть варианты монтажа и на более легкую технику, которая применяется для бурения скважин на воду в частном строительстве.

Предлагаем ознакомиться  Зеленый камень хризолит

При ручном вращательном бурении колонковую трубу заменяет его исторический предшественник – стакан. Этот снаряд представляет собой укороченный вариант колонковой трубы с заостренной кромкой на подошве. Стакан вручную или с использованием мотобура закручивают в землю и извлекают на поверхность все, что в него набилось.

Мотобур для механизации ручного бурения

Для механизации ручного бурения неглубоких скважин и формирования лунок для установки оград и опор ЛЭП применяются бензиновые и электродвигатели. Они сообщают вращающие движения шнеку или колонковой трубе

При реализации колонкового бурения необходимо оборудование, позволяющее производить работы на глубине, разрабатывать и извлекать самые различные типы горных пород. При производстве работ должен обеспечиваться периодический подъем на поверхность разрушенного снарядом материала.

Для качественного выполнения работ требуется:

  • Колонковые снаряды. Применяются как для горизонтального бурения, так и для проходки вертикальных выработок. С помощью стандартных колонковых труб возможно проведение бурения под углом до 45 градусов. Тонкостенные колонковые снаряды могут быть использованы исключительно лишь для горизонтального бестраншейного бурения при прокладке коммуникаций.
  • Коронки. Это разрушающий породу инструмент, которым оснащается колонковая труба для облегчения вырезки керна в горной породе. Для бурения осадочных связных и несвязных грунтов применяются латунные коронки. Для проходки скальных пород, формирования отверстий в бетоне, асфальте, кирпичной стене выпускают твердосплавные коронки с алмазными резцами.
  • Стальные обсадные трубы. Необходимы для обсаживания выработки – формирования ствола скважины, производимого одновременно с ее заглублением. Их диаметр равен диаметру скважины. Обсадку для водозабора подбирают заранее, ориентируясь на диаметр колонковой трубы и насоса, который планируется эксплуатировать в скважине.
  • Штанги. Это скручиваемые между собой узкие трубы. Используются для наращивания буровой колонны. Проще говоря, они поочередно привинчиваются к вершине колонковой трубы, чтобы ей можно было передать вращательное движение на глубине, превышающей высоту снаряда. Высота колонковой трубы высота колонны буровых штанг = глубина выработки.
  • Переводники. Необходимы для обеспечения стыковки резьбовых соединений различающегося диаметра, которые присутствуют на буровых штангах, вращателях, промывочных сальниках и других комплектующих.
  • Промывочные пробки и сальники. С их помощью обеспечивается подъем на поверхность разрушенного грунта, если нет необходимости в отборе цельного керна. В этом случае на забой подается вода, вымывающая под напором разрушенный грунт на дневную поверхность.
  • Долота. Их используют с целью углубления отверстия скважины в наиболее трудных для прохождения колонкового бура местах. При применении долота иногда с вращательного бурения переходят на ударно-канатное.

Изолированный отбор керна

Совместными усилиями поставщиков и специалистов нашего предприятия разработаны и успешно применяются стеклопластиковые и алюминиевые трубы для керноприемных устройств УКР-185/100, УКР-172/100, УК-127/80, УКР-122/67. Максимальная температура эксплуатации стеклопластиковых и алюминиевых труб до 160 градусов. Весь изолированный керн герметизируется резиновыми заглушками и фиксируется хомутами.

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 4. Конструкция компоновки кернорвателей

Внедрение дополнительных устройств

Имея большой опыт применения керноотборных уст­ройств УКР производства ООО «ВНИИБТ-БИ», «Бурсервис» постоянно производит модернизацию данных устройств, дополняя их различными вспомогательными инструментами (шаблоны, фиксаторы, переводники, клапаны, хомуты). Одним из наиболее востребованных устройств собственной разработки является запатентованное приспособление для фиксации керна ПФК-121/100, позволившее увеличить вынос керна до 27 м.

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 5. Модели бурголовок типа CDD с двухрядным расположением резцов BS-155,6/80 CDD 808-001, BS-212,7/100 CDD 810-001, BS-295,3/100 CDD 613-001

Этапы колонкового бурения

До начала проведения работ нужно изучить кадастровый план и произвести подготовку рабочей поверхности. Необходимо обеспечить беспрепятственный подъезд к месту проведения бурения как самой бурильной установки, так и машины с промывочной жидкостью.

Следующим шагом будет рытье ямы объемом не меньше 2 куб.м – это позволит избежать необходимости использования дополнительного резервуар. Яма предназначена для слива грунтовых вод и отработанной промывочной жидкости. Для установки основной части ствола необходимо произвести пробивку грунта.

Бурение скважин с отбором керна

Далее выполняется соединение выбранной коронки с буровой колонковой трубой и подбора обсадных труб, которые по мере углубления будет наращиваться. Установку следует надежно закрепить, после чего производится запуск бурового станка.

Колонковая технология с прямой и обратной промывкой

Колонковая технология с промывкой забоя водой позволяет наиболее простым и оперативным способом освободить ствол выработки от разрушенной породы

По мере углубления и заполнения колонкового бура выполняется периодический его подъем на дневную поверхность и прочистка от грунта, захваченного инструментом в ходе бурения. После чего освобожденный от керна бур снова можно погружать в отверстие скважины для продолжения бурения.

Для подъема наверх колонну бурильных труб, состоящую из колонкового снаряда и штанг, разбирают. То есть последовательно отделяют штангу за штангой, пока не достанут из ствола колонковую трубу.

Оптимальным вариантом для разработки скважины частникам считается колонковое бурение, сопровождающееся промывкой. Никаких образцов отбирать в этом случае не нужно. Главное, быстро сформировать ствол и очистить его от шлама.Одновременно с тем выполняется подготовка выработки к предстоящей эксплуатации.

Предлагаем ознакомиться  Гидротермальный изумруд (26 фото): что это такое? Свойства искусственного нано-изумруда. История создания синтетического камня

Для промывки можно использовать любую воду, вполне подойдет из соседнего пруда или речки. Бурение может производиться и всухую, если разрабатывается скважина на песок. Обычно в этом случае достаточно пары ведер воды в качестве бурового раствора лишь для охлаждения снаряда на забое.

Колонковая технология в строительстве

По колонковой технологии производится бурение отверстий в бетонных и железобетонных конструкциях, фундаментах и кирпичных стенах

При работе в рыхлых маловлажных песках для укрепления стенок отверстия в рабочий раствор рекомендовано добавлять жидкое стекло либо глинистую массу. В любом случае при прохождении бура сквозь горизонт с неустойчивой структурой оправданным будет укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Наши достижения

Одним из наиболее ярких примеров успешного внедрения и испытания новых видов керноотборного инструмента, технологий в нашей компании является отбор изолированного керна на скважине №1 ВУ Юрубчено-Тохомского месторождения.Исходные данные:1. Номер скважины – 1ВУ.2. Наименование месторождения – Юрубчено-Тохомское.3. Назначение скважины – водоутилизирующая.4. Проектный забой – 2100 м.5. Конструкция скважины:426 мм – 50 м;323,9 мм – 400 м;244,5 мм – 2100 м.6. Характеристика бурового раствора – ЭРУО с удельным весом 1,04 – 1,06 г/см7. Осложнения – поглощения, участками – до полного, нефтегазоводопроявления, кавернообразование.8. Литология – карбонатная, с пропластками солей, долеритов.9. Проходка с отбором керна – 500 м.

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 6. Бурголовка серии CDD на одном из месторождений Башкирии

Технологические особенности процесса

В процессе углубления возможна регулировка частоты вращения бура. Нужно отметить, что слои осадочных горных пород бур легко преодолевает на низких оборотах. А вот при прохождении коренных скальных пород требуется повышение частоты вращения. При колонковом способе бурения можно проходить пласты различного состава и любой твердости.

Необходимо учитывать тот факт, что буровая установка должна располагаться на подготовленной выровненной горизонтальной площадке. Угол проходки можно регулировать в случае, если диаметр разрабатываемого отверстия скважины не превышает 1 метра. Затем вертикальность выработки поддерживается обсадной колонной.

Обсадные трубы можно использовать повторно, если сразу после проходки извлечь их из выработки. Колонковая труба – снаряд многоразового использования, чего нельзя сказать о коронках. Для бурения в осадочном горизонте их требуется не меньше двух, а то и более. При сооружении скважины на известняк предсказать число стертых коронок с точностью невозможно.

Долото для проходки по скальным породам

Чтобы продлить срок службы алмазной коронки после ее установки или замены дно скважины необходимо обработать долотом. Эта мера значительно увеличит скорость проходки

Буровую установку можно монтировать на автомобильную технику с высокой грузоподъемностью либо на гусеничную спецтехнику в случае проведения работ в условиях сложного рельефа. Более легкую мобильную технику можно использовать при бурении колонковым способом скважин на воду.

1. Средний вынос (ЛВК) изолированного керна ? 100 мм по всей скважине составил 99,7% (496,06 м из 497,46 м) и превысил гарантированное значение 95%.2. Средняя механическая скорость по всей скважине составила 1,18 м/час при плановом значении 1,1 м/час в условиях осложненной литологии (долериты и кремнистые известняки).3. Обеспечена полноразмерность бурильных головок номинальному диаметру скважины – 295,3 мм, что обеспечило экономию времени на последующих расширках скважины.4. Гарантированная рейсовая проходка до 27 м выполнена в полном объеме, т.к. вынужденных подъемов керноотборного снаряда по причине заклинок керна не зафиксировано.По итогам работ были успешно выполнены следующие задачи:– разработаны двухрядные конструкции бурголовок BS-295,3/100 CDD, обеспечившие выполнение гарантированной механической скорости бурения;– разработаны новые конструкции удлиненных стеклопластиковых труб (8,5 м), обеспечившие их высокую механическую прочность и износостойкость;– разработано и внедрено приспособление для фиксации керна (ПФК-121/100), обеспечившее безопасное, посекционное извлечение керна;– обеспечена технология отбора, с изоляцией керна от влияния свойств бурового раствора.

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 7. Работа с изолированным керном

Бурение скважин с отбором керна

Рис. 8. Внешний вид приспособления для фиксации керна ПФК-121/100

Достоинства и недостатки колонкового метода

Благодаря точечному действию коронки по своему радиусу обеспечивается аккуратное вырезание и вынесение на поверхность цельного керна. Технология применима для бурения пород до XII категории, можно работать как перпендикулярно, так и под углом.

Одним из важнейших показателей колонкового метода считается высокая производительность и скорость бурения.

Помимо этого можно выделить следующие достоинства:

  • Объем бурения в случае применения промывочной жидкости или технической воды составляет 85%;
  • Введение в рабочий раствор активных эмульсий дает возможность удержания стенок скважины в своем первоначальном состоянии;
  • Благодаря снижению осевых нагрузок вследствие того, что порода разрушается не в сплошную, достигается снижение энергетических затрат.
  • Метод позволяет работать с любыми породами, в том числе базальтовыми и гранитными.
  • При использовании сборного мобильного станка возможно проведение работ в труднодоступных местах.

Наряду с достоинствами, колонковое бурение скважин также имеет и свои недостатки:

  • При работе в трещиноватых породах зачастую возникает заклинивание керна, что ведет к необходимости извлечения трубы для его выбивания.
  • При прохождении твердых пород из-за перегрева и прихватывания коронка быстро затупляется. Чтобы этого избежать, необходимо применять охлаждающую жидкость и снижать скорость подачи. Вследствие этого снижается скорость бурения.
  • Маленькое сечение (до 200 мм) бурения не позволяет использовать мощные погружные насосы.

Керн, полученный при колонковом бурении

При разработке скважин на воду в случае применения глинистого раствора при вскрытии пласта велика вероятность заиливания водоносного слоя.

Планируемые разработки и мероприятия

Для эффективного развития керноотборного направления в нашей компании ежегодно проводятся различные мероприятия, направленные на:– увеличение процента выноса керна;– повышение механической скорости бурения с отбором керна;– увеличение рейсовых проходок;– повышение представительности керна.В качестве наиболее актуальных на ближайший период рассматриваются следующие мероприятия:– разработка и внедрение полимерного раствора в качестве изолирующего агента;– испытание и внедрение сигнализатора заклинки керна;– испытание и внедрение транспортировочной рамы для керна;– разработка и внедрение системы для фиксации керна закачкой гипса или иного состава.Выполнение данных мероприятий позволит нашей компании повысить эффективность собственных разработок на данном сегменте нефтесервисного рынка в условиях жесткой конкуренции.