Ударно-канатное проведение бурильных работ скважин

Данный способ является одним из основных способов проведения бурильных работ скважин на воду. Он заключается в том, что происходит процесс циклического разрушения пород путем дробления при помощи соответствующего долота и последующего процесса очистки забоев желонками.

Отличающей особенностью скважины, пробуренной данным методом, является сохранение высоких дебетов и длинных сроков службы скважин. Иногда эти сроки службы могут достигать восьмидесяти лет и даже более. В данное время в нашей стране прогрессирует замена ударно-канатного способа проведения бурильных работ скважин на роторный способ проведения бурильных работ. Это является не вполне обоснованным, так как за границей, а точнее в Соединенных штатах Америки и Федеративной Республике Германия многие компании и по сей день пользуются ударно-канатным способом бурения.

Преимущества способа ударно-канатного бурения заключаются в следующем:

  • Высокая вероятность качественного вскрытия и последующего опробования водоносного пласта;
  • отсутствия необходимостей снабжения установки водой и глиняным раствором;
  • возможности проведений бурильных работ в галечниково-валунных отложениях, а также в породе, поглощающей промывочные жидкости;
  • возможность краткосрочного освоения скважины сразу после выполнения бурильных работ. Это достигается благодаря тому, что применяя этот способ, мы не засоряем водоносные горизонты, и они остаются практически в таком же состоянии, как и до бурения.
  • проведение бурильных работ скважины с большими начальными диаметрами; При этом диаметры могут достигать размера в пятьсот миллиметров и более.
  • возможность раздельных проб водоносного горизонта непосредственно в процессе проведения бурильных работ.

Технологическая сторона ударно-канатного способа проведения бурильных работ напрямую зависит только лишь от геологических условий. В песках и зыбучих песках, которых иногда называют плывунами проведение бурильных работ скважин, производится при использовании желонки с клапаном плоской конструкции. При этом следует помнить о креплении стенки скважины при помощи обсадных труб, которое должно проводится одновременно с бурением.В водоносном и чистом песке применяются желонки, утяжеленные короткими ударными штангами. При этом следует помнить, чтобы сохранить правильность технологического процесса частота ударов должна быть как можно меньшей. В процессе проведения бурильных работ скважин никоим образом нельзя допустить, чтобы желонки опускались ниже, чем находится закрепленный башмак обсадной трубы менее чем на пол метра. При нарушении данного правила, песчаные карьеры скважины могут попасть под обвал, захватив при этом саму желонку. Это чревато полной остановкой процесса бурения.

В песках подверженных плывучим способностям скважины заполняются песками вперемешку с водой, поднимающимися за желонками. Но тут следует также быть осторожным и тщательно следить за тем, чтобы желонки не переполнялись. Так ка при этом порода может перебросится через верх желонки, вызвав при это заклинивание или прихват. Это, в свою очередь, приведет к остановке процесса бурения, что является не приемлемым ввиду снижения показателей. На это следует обращать особое внимание именно при бурении песков-плывунов. Так как они обладают высокой плавучестью, их следует проходить гораздо быстрее, чем простые пески. Остановки при данном способе и месте бурения категорически запрещены.

В галечнике и гравийной породе проведение бурильных работ ведется двутавровыми долотами. При этом единственной желонкой, применяемой при бурении, может являться желонка с клапаном плоской формы, а также низко посаженным башмаком.

В глинистой породе бурение проводят также двутавровым долотом. При этом не принципиальным является применение особой желонки. Породу разрыхляют до глубины полутора метра, а уже после этого применяют любую желонку.

Использование бурового станка оправдывается только при бурении очень песчаных глин. При этом используется желонка без крепления клапана.

Пластичные глины, обладающие повышенной вязкостью, следует бурить специализированным долотом, выполненным из заурядного двутаврового или плоского долота. При этом на конце его привариваются дополнительные несколько лопастей, в результате этого долота приобретают вид крестообразного. При работе с таким долотом следует помнить, что в скважины доливается порядка пяти литров водяного раствора, а само бурение проводится в течении всего нескольких минут. При этом образуется шлам внутри скважины, который непременно удаляется при помощи долота, на его корпуса или пластинках.

Если бурение производиться в породе, в которой присутствует большое количество валунов, то непременно будет наблюдаться искривление ствола скважины, что приведет к ее браку и невозможности добычи качественной воды.

Существуют утяжелённые долота, которые применяются именно в тех случаях, когда следует убрать или раздробить валуна встречающиеся в породе на месте бурения скважины.

Породы подверженные повышенному содержанию трещин гораздо более склонны к обрушениям и обвалам. Именно поэтому, следует применять особую осторожность, при проведении бурильных работ скважин на воду в них. Канат бурильной установки следует всегда держать в натянутом виде, не допускать раскачиваний инструмента, при этом единовременно производить обсадку скважины.

В зоне постоянной мерзлоты, сложенной твердыми и окаменелыми очень устойчивыми породами, такими как известняки, песчаники, плотные глинистые сланцы и т.д., бурение производят в большинстве своем точно так же, как и при заурядных естественных условиях. Проведение бурильных работ скважин в мерзлых породах очень отличается от проведения бурильных работ в породах с плюсовой температурой. Сложность проведения бурильных работ обусловливается высокой чувствительностью мерзлоты к нарушению ее режима потребления тепла.

Предварительная конструкция скважины при ударно-канатном способе проведения бурильных работ, а также список ее основных элементов:

  • глубина залегания;
  • расчетный диаметр;
  • обсадные трубы с указанием длины, а также числа колонн;
  • необходимые специализированные устройства;
  • колонна расположенная над фильтром, основная часть фильтра, отстойник, стакан из цемента.

Однако существуют определенные условия, при выполнении которых возможно создание идеальной конструкции скважины при использовании ударно-канатного способа бурения. Эти условия заключаются в следующем:

  • минимальная величина выхода обсадной колонны из труб должна быть не более тридцати метров;
  • прикрепленные башмаки каждых колонн обсадных труб должны углубляться в водоупорную породу на два метра ниже, чем находится водоупорная кровля
  • Применяемый диаметр долота необходимо изменять через одного;
  • Используемые обсадные трубы необходимо загонять в грунт как можно плотнее, во избежание их расшатывания;
  • обсадная колонна, соединяемая с последующей частью обсадных труб, обязана входить нее не более чем на пять метров при глубине скважин до пятидесяти метров и не более чем на семь метров при глубине более пятидесяти метров.

Обсадные колонны применяются для закрепления стенок пробуренных скважин в породах, которые являются неустойчивыми по своим характеристикам. Также обсадные колонны используются для полного изолирования водоносных горизонтов, которые уже не будут использоваться. При этом не следует забывать, что опробование отдельных участков также происходит при использовании обсадных труб. Ниже мы привели основные диаметры используемых обсадных труб при бурении. Минимальным наружным диаметром обладает 219 труба. При этом ее внутренний диаметр равен порядка 205 миллиметров. Далее следуют трубы с диаметром 273 и 325 миллиметров. Толщина стенок у этих труб равна девяти миллиметрам. С толщиной стенки в десять миллиметров идут трубы больших диаметров, это 377 и 426 миллиметров.

При производстве бурильных работ в относительно неустойчивых, а также рыхлых породах, как собственно и при прохождении плывучих песков обсадные колонны значительно опережают снаряд бурового инструмента. При этом целесообразным является использование обсадных труб с соединением лишенным муфтового захвата, проще говоря соединением труба в трубе.

Эта конструкция является примечательной по нескольким причинам. Во-первых, обсаживать скважины становится гораздо легче, как и вынимать их при консервации или ликвидации скважин. Во-вторых, для такой конструкции могут быть использованы трубы горячей прокатки, которые значительно уступают в цене обычным трубам.

Для обсаживания скважины глубиной до ста метров, применяется набор асбоцементных труб. Диаметр таких труб может достигать трехсот миллиметров. Соединения при этом могут быть как резьбовыми, так и безрезьбовыми.

Буровой инструмент, применяемый при ударно-канатном бурении

  • Рабочий инструмент, которым непосредственно разрушается порода, называется долотом. Желонка служит для извлечения на поверхность разрушенной породы. Буровой снаряд, состоящий из штанги для ударов, ножниц, каната и канатного замка.
  • Не следует забывать об инструменте, применяемом для сборки и установки бурового снаряда. Это всевозможные ключи, а также затяжные трещотки, рожковые и гаечные ключи, отвертки.
  • Инструмент для непосредственной работы с обсадными трубами. К нему относятся хомуты, забивные головки, башмак, а также забивные снаряды.
  • Инструмент для ловли труб и их установки.

Список установок для ударно-канатного проведения бурильных работ не так обширен, как для роторного. К ним относятся УКС22М-2, УКС30М-2, а также установки комбинированного проведения бурильных работ, в которых сочетается роторное проведение бурильных работ с обратной промывкой и ударно-канатное. К ним можно отнести УКС22МОП и УКС30МОП. В Соединенных Штатах Америки очень часто используются комбинированные буровые установки. Они позволяют сочетать успешное ударно-канатное и вращательное проведение бурильных работ. Кстати в число их возможностей входит и проведение бурильных работ с обратной промывкой. Однако следует помнить о том, что такие комбинированные установки по стоимости значительно превышают стоимость обычных бурильных установок, что делает необходимым выполнять большие объемы работ для успешной окупаемости оборудования. Поэтому у нас их себе не позволяют многие мелкие фирмы.