Способы бурения скважин на воду

Способы бурения скважин на воду

Актуальность выбора методики бурения скважин

В настоящее время основным сооружением для добычи подземных вод и организации водопонижающих систем является скважина. Выбор способа бурения скважины является важным шагом в проектировании скважины. От выбора способа бурения скважины зависит долговечность скважины, дебиты откачиваемой воды, качество подземных вод, засоряемость фильтров скважины. Поэтому подходить выбору способа бурения скважины, необходимо особенно тщательно.
Выбор способа бурения скважины зависит от многих факторов: целевого назначения скважины, геолого-гидрогеологической ситуации и изученности района, технико-экономических оценок, диаметра и глубины бурения, требуемых дебитов.
Бурение скважин на воду в большинстве случаев осуществляется двумя способами: ударным и вращательным.

Ударное бурение

Ударно канатное бурение

Ударно-канатное бурение

Ударное бурение по характеру углубления в породы является бурением сплошным забоем. По способу передачи движения от станка к буровому наконечнику (долоту) оно подразделяется на ударно — штанговое (жесткая передача с помощью штанг) и ударно-канатное (гибкая передача с помощью каната). Ударно-канатный способ бурения показан на рисунке.
При ударном способе бурения стенки скважины крепят трубами непрерывно по мере углубления забоя – с некоторым его опережением или отставанием. Обсадные трубы закручивают своими силами буровики. Данный способ бурения используется в районах, где невозможно обеспечить буровой станок водой, в районах крайнего севера или на труднодоступных территориях. В частности на картинки, ударно канатное бурение применяется во дворах Санкт-Петербурга, где невозможен подъезд габаритных установок УРБ. Преимущества данного способа бурения в том, что поровое пространство водоносного горизонта не засоряется и скважины дают большие дебиты воды. Также с помощью этого способа бурения можно достаточно точно отследить глубину и положение водоносного горизонта. Недостатком бурения является, низкая скорость бурения, небольшая глубина проходки, большой расход обсадных труб уменьшение удельной водоотдачи горных пород призабойной части скважины вследствие уплотнения.

Вращательное бурение

Вращательное бурение по характеристике заглубления подразделяется на бурение сплошным и кольцевыми забоем. Бурение кольцевым забоем носит название колонкового.
Вращательное бурение сплошным забоем называется роторным. Этот способ, как и ударно-канатный, широко используется для организации скважин на воду. По методу поступления промывочного раствора, направлению циркуляции ее в пространстве скважины при бурении, а также по направлению выноса из скважины материала грунтов роторное бурение делится на два вида: роторное с прямым и обратным водотоком

Роторное бурение с прямой промывкой

Роторное бурение с прямой подачей водного раствора

При роторном бурении с прямым водотоком промывочный раствор из емкости (отстойника) подается насосом по штангам и бурильным трубам на забой скважины, откуда она вместе с частицами разбуренной породы по пространству между стенками скважины и боковой поверхностью бурильных труб поднимается на устье скважины и затем по лотку вновь поступает в отстойник. Разбор штанг при вращательном бурении с прямой подачей водного раствора представлен на рисунке.
В качестве раствора для промывки при данном виде бурения используют глинистые растворы или растворы клеящих веществ различного удельного веса (в зависимости от удельного веса разбуриваемых пород), благодаря чему не требуется крепление стенок скважины в пределах значительных (до сотни метров) интервалов. Это является большим преимуществом роторного бурения с прямой промывкой в отличие от ударно-канатного. Однако вследствие глинизации водоносных пород, как правило, снижается производительность скважины.
При бурении с обраткой (обратной промывкой) промывочный  раствор из отстойника сам движется в буровую скважину – в пространство между ее стенками и боковой поверхностью бурильной колонны труб – и движется к забою скважины. С забоя промывочная жидкость вместе с частицами разбуренной породы через отверстия в долоте с помощью насоса, установленного на поверхности земли у скважины, или с помощью эрлифта засасывается в бурильную колонну труб и по шлангам сбрасывается в отстойник.
При бурении с «обраткой» используют чистую воду, для промывки ствола скважины. Бурение этим способом можно вести в пределах больших интервалов без обсадки, как и при роторном способе с прямой промывкой. Стенки скважин при этом удерживаются от обрушения постоянным избыточным давлением столба воды в скважине, равным не менее 0,3 атм над естественным статическим уровнем воды в скважине.
Бурение с обратной промывкой имеет ряд преимуществ по сравнению как с ударным способом бурения, так и роторным с прямой промывкой: большая скорость бурения, малый расход обсадных труб, возможность проходки скважин больших диаметров с обсыпкой фильтров песчано-гравийным материалом слоями большей толщины, чем в скважинах ударно-канатного бурения, исключение глинизации водоносных пород (сравнивая с вращательным способом и прямой подачей воды). Роторное бурение наиболее эффективно применяется на территориях с хорошо изученным геолого-гидрогеологическим строением и для организации буровых скважин на напорные водоносные горизонты.
К вращательному способу с прямым поступлением раствора относится и реактивно – турбинный способ, при котором долото приводится в движение помывочной жидкостью. При этом способе к бурильной колоне присоединяют два спаренных турбобура. Возникающий при вращении турбобуров реактивный момент не гасится в неподвижно закрепленном роторе, как это имеет место в обычных турбобурах, а совершает полезную работу – вращает всю систему спаренных турбобуров. Этим обеспечивается равномерное разрушение пород по всему пространству забоя скважины.

Шнековое бурение

Шнековое бурение

Одним из способов бурения является шнековое бурение, производящееся шнеками (похожим на штопор, инструментом), в нижней части которых находится долото. Установка для бурения шнеками представлена слева на рисунке. Шнеки соединяются между собой способом шплинтования. При бурении шнеками промывка скважины не происходит. Преимуществами такого способа являются скорость бурения, при бурении по несвязным грунтам можно делать длинные буровые рейсы. Основным недостатком является закупорка порового пространства водоносного горизонта и как следствие уменьшение дебитов скважины.
Для бурения скважин ударно – канатным способом применяются станки УКС-22М, УКС-30 (), а при роторном способе – станки УРБ-2А2, УРБ-5 российского производства.
Для организации скважин с помощью вращательного с обратной и прямой промывкой, применяют одни и те же станки.
При выборе способа организации водозаборных скважин ориентироваться стоит на глубину залегания и литологический состав пород водоносного горизонта, величины напора в нем, ожидаемого дебита скважины и ее диаметра, цели водозаборных скважин, а также технико-экономических оценок.
Общие рекомендации по выбору способа бурения водозаборных скважин приведены ниже.

Принципы подбора способа бурения
Способ бурения Условия применения
Ударно-канатный В рыхлых и скальных породах при глубине забоя скважин до 140 м.
Роторный с прямой промывкой В несвязных, песчанистых, текучих-мягкопластичных и скальных грунтах при  глубине скважин до 500и и более. Предусматривается возможность разглинизации скважин, а в безнапорных водоносных горизонтах скальных пород использование для промывки чистой воды.
Комбинированный (ударно-канатный и роторный) В сложных гидрогеологических условиях при глубине скважин свыше 150 м. Ударный — до глубины 150 м в безнапорном или слабонапорных водоносных горизонтах и при частом чередовании водоносных и непроницаемых слоев; роторный — в безводных (водоупорных породах).
Роторный с обратной промвкой В рыхлых породах при глубине скважин 400-500 м, В России обычно бурят скважины этим способом до глубины 200м. Обеспечивается возможность буреня скважин на всю глубину диаметром 1000мм и более.
Реактивно-турбинный В рыхлых, текуче-тугопластичных и скальных породах при глубине скважин более 200 м и диаметре свыше 1000 мм.
Колонковый В скальных породах при диаметре скважин до 200 мм.
Шнековый Используется преимущественно при бурении в несвязных грунтах (пески, гравийно-галечниковй грунт), диаметр бурения до 200 мм, глубина забоя скважины бурения менее 200 м.

При бурении используются обсадные трубы, кондукторы, фрезерные переходы и другое оборудование, изготовляемое по ГОСТ 632-80. Также, с учетом особенностей целевого назначения и геолого-гидрогеологических условий можно использовать керамические, пластиковые и нержавеющие трубы. Особое внимание стоит уделить месту бурения скважины на воду.

Рубрики: Бурение скважин
Метки:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: