Шнековое бурение скважин: обзор технологии и инструмента для ручного и механического бурения

Шнековое бурение – это один из самых старых способов  бурения скважин, который со временем почти не менялся и пришел в наши дни с самыми небольшими принципиальными усовершенствованиями.

Недостатком является ограничение  по максимальной глубине, которую можно достичь без применения дополнительного оборудования.

Однако преимущества делают шнековое бурение самым популярным способом создания скважин.

• Все,  кто связан с бурением скважин навесными гидробурами,  по достоинству ценят  скорость производимых работ, универсальность применения оборудования, финансовую доступность и относительно не сложную технологию.
• Шнековое бурение применяется чаще всего для скважин небольшой глубины (до 20 метров) шнеками небольших диаметров (до 1500мм).
• Перечислим несколько самых популярных направлений работ, при которых применяется шнековое бурение:

• установка  дорожных ограждений, дорожных знаков, оград, столбов и опор различного назначения,
• взятие проб грунта с разной глубины,
• создание буронабивных свай,
• пересаживание деревьев,
• завинчивание винтовых свай,
• лидерное бурение для забивки свай и т.п.

Наиболее часто шнековое бурение гидробурами производится в грунтах категорий III- Х по классификации крепости горных пород Протодьяконова.  В грунтах категорий III-IV  процесс бурения более сложный и требует высокой квалификации участников, производящих работы, и использования наиболее надежного и профессионального рабочего инструмента.

Самые распространенные  методы шнекового бурения – рейсовый и поточный.

При рейсовом способе бурения используется шнек, который наращивается штанговыми удлинителями для достижения заданной глубины. Шнек забуривается на глубину витков, извлекается из скважины по мере наполнения витковой части буримой породой. Порода сбрасывается в стороне от скважины, шнек погружается обратно за следующей порцией грунта.

Этот процесс продолжается до достижения необходимой глубины. Производительность такого метода зависит,  в том числе от длины винтовой части шнека.  Но тут нельзя забывать о том, что, чем больше диаметр, тем более тяжелый груз извлекается базовой машиной из скважины.

Сам шнек и удлинители являются внушительной металлической конструкцией, а вместе с грунтом, особенно при большой глубине бурения, этот  комплекс  может оказаться на грани грузоподъемности базовой машины.

На шнеках производства ТП Импульс учтена эта особенность — количество витков зависит от серии шнека и его диаметра, но с учетом максимально возможного объема породы, который предстоит этим шнеком извлечь.

При поточном способе бурения выход породы из забоя происходит постоянно на всей глубине бурения. Этот способ более производительный, чем рейсовый. При работе поточным способом не надо постоянно извлекать шнек с породой, т.к. буримая порода сама  движется по всей длине шнека к устью скважины.

Достигается такая производительность тем, что реборда идет по всей длине шнека и всех удлинителей.

Соединяя шнек и удлинители таким образом, чтобы на стыке последний виток шнека переходил в первый виток удлинителя и так далее, в зависимости от глубины, получается шнековая колонна, производящая непрерывное (поточное) транспортирование буримого грунта из забоя  на поверхность.

Выбор способа бурения зависит от поставленной задачи.

Полностью винтовая шнековая колонна всегда более производительная, но стоит дороже, чем шнек с удлинителями-штангами. Если бурится скважина глубиной до 5 или 10 метров, то рейсовый способ бурения будет  комфортным, а если 10 метров и глубже, наиболее предпочтительным будет поточный способ.

Есть виды работ, при которых поточный способ не просто предпочтительнее, но именно он и необходим. Это те работы, которые требуют идеально  четкие диаметр, вертикальность  и ровность по всей глубине скважины, например, лидерное бурение для последующей забивки свай или создание скважин для изготовления  буронабивных свай.

Для достижения наибольшей эффективности и качества бурения основное внимание уделяется  рабочему инструменту – шнеку.

Слово «Шнек» немецкого происхождения и имеет такие значения, как улитка, завиток, спираль.

Состоит шнек из основания в виде стержня, на котором, вдоль оси, закреплены спиральные витки. По своей сути это конвейер, который доставляет по трубе сыпучие материалы.

Шнек буровой оснащен снизу режущей частью, которая разрушает буримую породу, и присоединительным хабом.

Транспортировка материала осуществляется одновременно с проходкой скважины – это и есть суть шнекового бурения

Контакт шнека с породой происходит не одновременно по всей площади скважины. При забуривании мощное  давление, сконцентрированное  в зубьях, передается на породу. Происходит вдавливание зубьев в породу. Если порода мягкая и податливая, с вкраплением  камней 0 – 10%, что соответствует V – X категориям крепости пород по шкале Протодьяконова,  зубья для абразивного бурения врезаются  в грунт и, срезая слой за слоем, транспортируют по шнеку землю к устью скважины.

Если порода соответствует категориям I – IVa, т.е. крепкая или очень крепкая, то применяются скальные зубья, которые вдавливаясь, скалывают и измельчают ее, посылая  измельченный материал по стальным виткам (ребордам)  с нижней части скважины к ее устью.

Трубой в этом случае является скважина. Благодаря разнице коэффициентов трения  породы между коэффициентами трения  о стальные  витки  и  породу стенок, поднимающаяся масса  укрепляет стенки скважины.

Коэффициент трения о сталь  ниже, чем коэффициент трения о грунт, поэтому разрушенная  порода  продвигается по центральной части шнека  быстрее, чем на границе с грунтом, благодаря чему  неровности стенок скважины удерживают и уплотняют породную массу,  укрепляя таким образом стенки скважины. Увеличивающуюся из-за трения избыточную температуру шнек отдает буримому грунту.

Во всех сферах деятельности человека недопустимы отклонения  в сторону крайностей.

В случае со шнеками это выражено в том, что количество разрушенной режущей головкой породы не должно быть маленьким, т.к. это сократит производительность, и не должно быть большим, т.к.

забьет межвитковое пространство и будет стопорить продвижение породы по скважине.

Таким образом, шнеки производства ТП Импульс изготавливаются исходя из того, что производительность шнекового транспортера  должна быть выше или равна производительности режущей части шнека.

Непосредственно подъем породы по шнековому транспортеру возможен лишь при условии, когда угол линии спирали меньше значений трения  породы о поверхность реборды.
Этим  важнейшим деталям Технопарк Импульс уделяет максимальное значение при проектировании и изготовлении шнеков.

Михаил Михайлович Протодьяконов (1874-1930г.г. жизни) был великим российским, а затем и советским ученым в области горного дела. Шкала коэффициента крепости горных пород  стала первым реальным способом, который оценил горные породы по буримости, взрываемости и зарубаемости. Эта шкала — лишь один из многих глобальных трудов профессора Михаила Михайловича  в горнодобывающей области.

Применяемость по буримым материалам.
Классификация горных пород по крепости (шкала Протодьяконова):

Кат. породы	Степень крепости	Породы	Коэф. крепости, f	Вид зубьев	Тип шнека	камня
I	в высшей степени крепкие породы	Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключитель- ные по крепости другие породы	20	Для бурения пород категорий I — IIIa , а также пород с содержанием каменистых включений свыше 30%, шнеки всех серий не применяются, ввиду повышенного износа режущих частей, а так же высокой вероятности поломок.
II	очень крепкие породы	Очень крепкие гранитные породы. Кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец. Менее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки	15
III	крепкие породы	Гранит (плотный) и гранитные породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды	10
IIIa	крепкие породы	Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчеданы	8
IV	довольно крепкие породы	Обыкновенный песчаник. Железные руды	6	Скала	S6 PA	Скальные шнеки применяются для бурения мягкой скальной породы и грунтов, с содержанием каменистых включений до 30%.
IVa	довольно креп- кие породы	Песчанистые сланцы. Сланцеватые песчаники	5	Скала	S6 PA
V	довольно креп- кие породы	Крепкий глинистый сланец. Некреп- кий песчаник и известняк, мягкий конгломерат	4	Скала Абразив	S5 S6 PA	Абразивные шнеки применяются для бурения песков, земли, глины, суглинков, почв, с содержанием каменистых включений до 10%.
Va	средние по- роды	Разнообразные сланцы (некрепкие). Плотный мергель	3	Скала Абразив	S5 S6 PA
VI	довольно мягкие породы	Мягкий сланец, очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Мерзлый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированная галька, каменистый грунт	2	Скала Абразив	S5 S6 PA
VIa	довольно мяг- кие породы	Щебенистый грунт. Разрушенный сла- нец, слежавшаяся галька и щебень. Крепкий каменный уголь. Отвердев- шая глина	1,5	Скала Абразив	S4 S5 S6 PA
VII	мягкие породы	Глина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос, глинистый грунт	1	Абразив	S4 S5 S6 PA
VIIa	мягкие породы	Легкая песчанистая глина, лесс, гравий	0,8	Абразив	S4 S5 S6 PA
VIII	землистые по- роды	Растительная земля. Торф. Легкий суглинок, сырой песок	0,6	Абразив Земля	S4 S5 S6 PA	Земляные шнеки применяются для бурения песков, земли, глины, суглинков, почв с отсутствием каме- нистых включений.
IX	сыпучие по- роды	Песок, осыпи, мелкий гравий, насып- ная земля, добытый уголь	0,5	Абразив Земля	S4 S5 S6 PA
X	плывучие по- роды	Плывуны, болотистый грунт, разжи- женный лесс и другие разжиженные грунты	0,3	Абразив Земля	S4 S5 S6 PA

Технопарк Импульс изготавливает для Компании Традиция-К  шнеки и удлинители всех типов и размеров для обоих способов бурения.

Эти шнеки предназначены для использования в комплекте  с соответствующими  моделями гидровращателей  Delta, или Импульс, или любой другой марки для бурения в грунте скважин заданного диаметра на заданную глубину при температуре окружающего воздуха от -40°С до +40°С.

Шнеки, изготовленные Технопарком Импульс, подобрать достаточно просто, т.к. они  разбиты на серии, каждая из которых имеет свои ограничения по максимальному  крутящему моменту.

Шнеки разных серий имеют свои  посадочные размеры, что, в большинстве случаев, позволяет избежать ошибки при установке несоответствующих шнеков на гидровращатели Delta или Импульс.

22- летний опыт производства навесного оборудования и рабочего инструмента  к нему  дает уверенность в том, что продукция, произведенная  ТП Импульс, выполнит все работы, которые от него ожидает заказчик.  На момент написания статьи (19.10.2016) реализовано 10 061шт.  шнеков  собственного производства, это в среднем 140шт./мес.

Успешная история производства шнеков началась с того, что в 2010 году компании  Традиция-К  и Auger Torque  пришли к взаимному соглашению о том, что производство шнеков для рынков РФ  и стран СНГ необходимо перенести в Россию, а именно передать компании Традиция-К.

На первом этапе  для подготовки к производству был выделен несколько миллионный бюджет. Далее  была проведена тщательная подготовка, во время которой прорабатывались все нюансы изготовления этого, на первый взгляд, не сложного изделия. В процессе настройки станочных линий проводилось обучение рабочих.

Для того  что бы передать свой тридцатилетний опыт из Англии приехали рабочие  и конструкторы Auger Torque, а так же хозяин компании Алистер Райнер.

В  результате многодневного обучения были переданы все технологии и секреты производства шнеков Auger Torque. В процессе обучения  и производства первых шнеков было освоено множество нюансов и фирменных секретов, о которых даже не догадывается кустарный производитель.

Производятся шнеки поэтапно на нескольких производственных площадках, входящих в единую сеть.  Металл и трубы для оснований приходят  на склад. После разгрузки и сортировки материал сразу попадает (ни тени сомнения!) в производственный процесс.

Почему нет ничего сколько-нибудь интересного об этапе «хранение»?

Потому что  производство шнеков и удлинителей —  процесс непрерывный, зачастую круглосуточный.  Как только запущен техпроцесс, начинается изготовление комплектующих шнека. По мере изготовления они  перемещаются на участок производственной комплектации: основание, реборды, режущая кромка, держатели зубьев, сами зубья, пилот/забурник и хаб.

Когда комплект собран, его перемещают на сборку, где, используя редуктор, полуавтоматом сваривают комплектующие в изделие – почти готовый шнек.

Чтобы избежать даже минимальных отклонений, мы используем лазерный контроль  во время сборки и непосредственно перед выходом со сборочного цеха.

Заготовка шнека  собрана  и направлена  на дробемет, который подает дробь  до 1000кг/мин. За счет направленного потока абразива будущий шнек очищается от окалины. Далее производится чистовая мехобработка  и обратно в дробемет для подготовки поверхности к покраске. В малярной камере производится окраска шнека и сушка. Теперь он надежно защищен от коррозии.

До того, чтобы это изделие окончательно стало шнеком, осталось две операции – установка режущих элементов и финальный  контроль качества. Установка зубьев и пилота-забурника – самое простое, что происходит  в производстве шнека, т.к.

установка  режущих элементов невероятно легкая за счет запатентованной системы крепления, и это очень ценят наши заказчики: замена изношенных элементов на новые производится  «в полях» быстро без каких-либо спец. приспособлений.

Полностью собранному шнеку при  прохождении через ОТК присваивается индивидуальный серийный номер и «выдается»  собственный паспорт, который одновременно является и инструкцией по использованию.

Всё, шнек готов и перемещен на склад готовой продукции в ожидании трудной работы.

Читайте также:  Тепловой насос френетта своими руками: устройство, схемы, как сделать самому

Эпилог

Опыт, качество, технологии — путь к успеху.

Кустарный шнек не просто уменьшает производительность бурения или имеет меньший ресурс. Всё не так безобидно.

В результате использования неверных геометрических параметров забурника на вал гидровращателя передаются как избыточный момент сопротивления, так и разрушительные для зубчатых элементов планетарного механизма вибрации.

В результате механизм планетарного редуктора перегревается, а зубья шестерён преждевременно изнашиваются. Также это дополнительный расход топлива экскаватора и нагрузка на гидросистему.

На обывательском уровне шнек можно сравнить с победитовым сверлом. Фирменное сверло и перфоратор загонит  в бетон, как в масло, за секунды. И если его не перегревать, то послужит оно верой и правдой.

А можно купить сверло на рынке подешевле. Выглядят почти одинаково, но через пару отверстий его можно просто выкинуть. Забурник перегрелся, затупился и вместо сантиметров в бетоне вы, обливаясь потом, стоите на месте и вспоминаете пословицу  «скупой платит дважды».

С неоригинальным шнеком это может быть и трижды, и похуже в случае выхода из строя гидровращателя.

Это то, почему мы не только не рекомендуем использовать кустарные шнеки, но и снимаем гидробур с гарантии в этом случае. И, уверяю вас, это не просто желание продавать только собственный продукт. Это опыт и здравый смысл.

Буровые шнеки: расчет, бурение земли, технология

Технология бурения скважин при помощи бензобура Hitachi относится к разновидности земляных работ под общим названием шнековое бурение.

Бур для шнекового бурения скважин

Такие виды земляных работ применяются в большинстве случаев на песчаных и гравийно-песчаных грунтах. Горизонтальное шнековое бурение производится с участием специальной установки. Шнековое бурение скважин популярно благодаря наличию одного весомого преимущества – высокой скорости проходки.

Какая технология шнекового бурения скважин?

• Технология, с ориентировкой на которую производится расчет и проведение бурильных земляных работ своими руками, при помощи ручной шнековой установки Hitachi или других видов оборудования, называется шнековым бурением.
• Эта технология во время проведения земляных работ своими руками позволяет применять такие агрегаты, как шнек для мотобура Champion, шнеки для бурения Hitachi, ручной удлинитель шнека для мотобура и другие, специально предназначенные для этого специальные инструменты.
• При проведении представленного вида земляных работ своими руками, производится укладка стенок будущей скважины, которые впоследствии сдерживают породу и предотвращают ее от обрушения.

Детальный расчет проводимых работ гарантирует прочность и надежность будущей скважины.

Стенки скважины, которая выполнена с применением шнекового оборудования Hitachi могут быть сделаны из бетона или стали.

Технология применения бензобура Hitach,i или другой ручной установки при проведении шнекового бурения не предусматривает последующей промывки скважины.

Шнеки для бурения спроектированы таким образом, что сам процесс разрушения породы не требует больших энергозатрат, а расчет позволяет достигать высоких механических скоростей вращения бензобура.

В процессе такой интенсивной работы, шнеки для бурения способны своевременно удалять большие объемы разрушенной породы из скважины.

Бурение скважины под воду шнековым буром

Расчет при ручной работе по бурению обеспечивает максимальную эффективность подачи породы на долото и шнековую спираль, что напрямую воздействует на производительность труда.

Расчет и рациональное использование вверенного оборудования оказывают значительное влияние на эффективность проведения буровых работ. Исходя из этого буровые шнеки, долота шнековые и прочий ручной инвентарь должны соответствовать ряду требований. А именно:

• Лопасти устройства должны плотно прилегать к спирали шнека;
• Садовый шнековый бур должен быть оснащен спиральным переходом;
• Ручной шнек для бурения земли должен обладать оптимальными углами резки.

Во время реализации технологического режима бурения, основным решающим фактором выступает проявление нагрузки на ручной инструмент и интенсивность частоты вращения бурильной колонны.

https://www.youtube.com/watch?v=AjuneEr2zwc

При осуществлении бурения в песчанно-глинистых отложениях устойчивого типа, процесс углубления скважины происходит с большой степенью эффективности.

Параллельное увеличение нагрузки на породоразрушающий агрегат приводит к увеличению скорости работы. Однако наряду с этим наблюдается увеличение объема разрушаемой породы.

Это приводит к увеличению нагрузки на ось агрегата до 600 кг. Основная нагрузка должна поддерживаться на постоянном уровне. Это будет обеспечивать эффективный вынос отработанной породы из скважинного забоя.

Если на шнеках наблюдается образование пробок, то нужно произвести немедленную остановку работы оборудования. Это будет заметно по существенному изменению звука работающего двигателя.

После остановки осуществляется расхаживание бурового снаряда. Существует прямая взаимосвязь между механической скоростью бурения и частотой, с которой вращается рабочий снаряд.

Буры шнековые, в ассортименте

При этом отмечается увеличение темпа работы при проведении бурения в рыхлых сортах подземных пород. Стоит учитывать, что максимальная частота вращения снаряда напрямую зависит от целого ряда значимых факторов. Они заключаются в:

• Физико-механических свойствах породы;
• Глубине скважины;
• Предельной мощности привода;
• Конструктивных особенностях долота.

В большинстве случаев, средние значение этого параметра должно составлять 100—200 об/мин. Более низкие показатели этого параметра больше рассчитаны на бурение мягких разновидностей пород, а более завышенные – на рыхлые.

При искусственном увеличении оборотов выше установленного предельного уровня возникает вибрация во всех частях агрегата. Это отрицательно влияет на скорость и качество транспортировки породы и зачастую выступает главной причиной выхода из строя агрегата.

При проведении бурения в неустойчивых породах для того, чтобы избежать обвала стен скважины, после проведения подъема бура производится его интенсивное расхаживание.

Это приводит к формированию корки и ее уплотнению на стенках скважины. Такие манипуляции проводятся в водонасыщенных песках и гравийно-песчаных отложениях.

Если производится бурение прочных породистых слоев, то представленный метод не представляется эффективным и действенным. В таких ситуациях производится бурение, с параллельным проведением обсадочных работ в полученной скважине.

В таком случае вращение шнековой колонны производится во внутреннем пространстве обсадных труб. Труба, под воздействием собственного веса, постепенно опускается на необходимую глубину укладки.

Во время таких действий частота вращения рабочего снаряда снижается до 60-70 об/мин. В таких случаях рационально использование полных шнеков.

Забурник шнековый, двухсторонний

Эти методы характеризуются высокой степенью эффективности по отношению к формированию прочных стенок скважины. Наряду с этим обеспечиваются достаточно благоприятные условия для проведения буровых работ.

В ряде случаев, при работе шнеков частицы породы могут со стенок скважины попадать на зазор между спиралью и стволом, что напрямую влияет на представительность пробы.

При проведении бурения с применением полных шнеков или же при помощи изделий, оснащенных одновременной обсадкой, представительность полученной пробы будет наиболее полной. к меню ↑

Оборудование для шнекового бурения

Шнековая установка представлена в виде специального устройства, которое разрушает нетвердые типы породы. В дальнейшем агрегат производит извлечение остатков породы из пробуренной скважины.

Извлечение породы производится благодаря наличию закрепленных на осевом стрежне пластин. Они выполненные в форме длинного витка.

Пластины изготавливаются достаточно широкими, что обеспечивает извлечение большого количества отработанного материала из скважины.

Отличительная черта такого оборудования – проведение бурения скважины на большой скорости вращения оси. Это благоприятствует непрерывному и цикличному отделению кусков породы и ее дальнейшему забору.

При проведении работ по отделению и бурению происходит попадание отработанной породы на выносную ленту устройства. Это происходит благодаря возникновению возникающей во время интенсивного вращения центробежной силы.

Куски породы оказываются прижатыми к основанию агрегата. В результате непрекращающегося вращения установки порода попадает по ленте на поверхность.

Долото лопастное, шнековое, с армированным покрытием

Таким образом, происходит очищение устройства, что освобождает его к проведению дальнейшей работы. Шнековая установка подразделяется на несколько ключевых составляющих.

Они представлены в виде основного долота и утяжеленной трубы, к которой прикрепляются заборные ленты. Эти заборные ленты и формируют обвитие рабочей трубы.

• С целью увеличения эксплуатационных сроков агрегата, долото оснащается армированными резцовыми частями, которые обладают достаточно продолжительным ресурсом службы.
• Значение диаметра рабочей трубы может существенно варьироваться, и напрямую зависит от модели устройства, в большинстве случаев он равен 70-75 мм.
• Для обеспечения высокой эффективности проводимых работ активно используются те устройства, которые обладают высокой степенью подвижности и мобильности.

Они же способны развивать большую скорость крутящего момента за короткий временной отрезок. Представленные агрегаты дополнительно оснащаются специальным вращателем с подвижным типом действия.

Шнеки здесь обладают несколькими видами подвижных соединений, которые соединяются между собой с помощью элементов, оснащенных фигурным типом сечения.

Сейчас наиболее востребованы те установки, которые оборудованы встроенным центральным каналом, по которому подается вода для снижения трения. к меню ↑

Этапы работ

На сегодняшний день известно два основных способа проведения разработки породы с помощью шнека. Один из них называется горизонтальным, второй – вертикальным.

Горизонтальный метод наиболее часто применяется в промышленной сфере и при осуществлении капитального строительства. Для того, что бы проводить работы в заявленном направлении активно применяются высокомощные агрегаты, которые в обязательном порядке снабжены функцией параллельного монтирования обсадной трубы.

Начала процесса бурения с помощью шнекового бура

Вертикальный способ бурения применяется практически во всех случаях. Монтаж установки производится непосредственно над поверхностью, где будут производиться работы.

При проведении таких работ важно соблюдать определенную последовательность действий. Сначала производится тщательная подготовка оборудования и установка агрегата на рабочую платформу.

Далее нужно разрыть котлован и при помощи лазерных измерительных устройств определить точное направление бурения, после чего можно наводить установку с закрепленном на ней агрегатом.

К установке прикрепляется труба обсадного типа, и предварительный подготовительный этап на этом завершается. После этого к шнеку подключаются все остальные его комплектующие и секции.

Далее начинается разработка твердых слоев породы. Бурение вертикального типа осуществляется с ориентировкой на примерно такую же последовательность действий.

Однако, применение такого способа несколько легче, ввиду того, что при этом не обязательно прикреплять и устанавливать обсадную трубу.

Особое внимание уделяется корректному подбору долота и углу направления рабочей ленты, по которой не раздробленные куски породы будут выводиться на поверхность.

При проведении разработки породы очень важно сразу же оценить скорости прохождения и общую производительность вращающегося бура.

В ряде случаев грунт может оказаться достаточно твердым, что существенно затруднит весь процесс. В таком случае шнек или долото подвергаются замене.

Работа должна продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута максимальна глубина, на которую может быть погружен агрегат. Далее производится вытягивание вращающегося элемента и подсоединение новой секции. Работа продолжается в такой же последовательности до полного ее окончания. к меню ↑

Как проводится шнековое бурение скважины? (видео)

 Главная страница » Инструменты для бурения

Шнековое бурение: особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Для создания скважин различных типов и назначения в рыхлых песчаных грунтах чаще всего практикуют шнековое бурение.

Популярность данного метода обусловлена его эффективностью, простотой, высокой скоростью и отсутствием необходимости использования сложного дорогостоящего спецоборудования.

Для глубинного дробления породы и извлечения ее наружу используются специальные установки, напоминающие рыбацкие ледобуры для проделывания лунок.

Технология бурения

Технология шнекового бурения.

Конструкция шнекового бура включает базовую трубу (штангу) с подвижным вращателем, обвитую по всей длине стальной полосой, выполняющей функцию транспортера.

Для врезки в грунт механизм оснащается острым наконечником (лопастным буром, двухлопастным или трехлопастным долотом), который может быть несъемным или съемным.

Соединение шнеков для удлинения конструкции производится с помощью резьбы или специальных элементов с фигурным сечением.

Бурильные станки выполняют несколько основных функций:

• точечное разрыхление грунта посредством непрерывного вращательного движения;
• охлаждение элементов рабочего механизма;
• выемку разрыхленной породы и одновременное закрепление стенок скважины.

На практике процесс бурения с использованием шнекового метода выглядит следующим образом: установка с буровой головкой, непрерывно вращаясь, врезается вглубь почвы, методично ее разрушая. Измельченный грунт (шлам) сразу же попадает на реборду (пластинчатую спираль), которая и поднимает его на поверхность.

Для нормального охлаждения режущих элементов бура необходимо учитывать, что транспортируемая порода не должна заполнять межвитковое пространство более чем на 40% от его объема.

Особенности технологии

При использовании шнека на твердых грунтах (гравий, галька) установка рабочих лопастей долота производится строго вертикально, под углом в 90°, а при работе на мягких почвах – под наклоном от 30 до 60° относительно оси.

Угол при использовании шнека на твердых грунтах должен быть 90 градусов.

Подбор инструмента осуществляется в зависимости от свойств породы, а также от требуемых параметров скважины: ее диаметр может варьироваться от 60 мм до 1,5 и более метров, а глубина – от нескольких десятков до нескольких сотен метров.

От толщины бура будет зависеть и скорость работы механизма.

Соблюдение правильного соотношения данных показателей необходимо для обеспечения охлаждения рабочих поверхностей, нагрев которых происходит вследствие трения о стены скважины в процессе быстрого вращения.

Читайте также:  Бюджетные септики для дачи без откачки: сравнительный обзор лучших производителей на рынке

Для шнеков, диаметр которых не превышает 100 мм, показатель средней частоты вращения должен находиться на уровне 200-500 об./мин., а при толщине наконечника 150-200 мм скорость снизится до 100-150 об./мин.

Наибольшей эффективностью обладают буровые механизмы с полым центральным каналом для подачи воды или воздуха посредством гидравлического насоса. Такая конструкция позволяет снизить трение, предотвратить перегрев и увеличить скорость прохождения.

На качество и эффективность работ влияют следующие факторы:

• мощность шнековой установки (данный показатель должен в полтора раза превышать предусмотренные техническими характеристиками возможности долота);
• вид бура (для разработки шахт в грунтах повышенной плотности целесообразнее использовать твердосплавные либо алмазные инструменты);
• характеристики породы (проще всего поддаются разрушению рыхлые, сыпучие породы).

Достоинства и недостатки метода

Шнековый способ бурения скважин обладает многими преимуществами:

Шнековый способ бурения хорош тем, что есть возможность разработки скважин большой глубины.

• высокая скорость заглубления без необходимости дополнительно перемалывать отработанную породу (мощные промышленные установки проходят до 300 м за смену);
• непрерывность процесса подъема шлама на поверхность;
• способность непроизвольного закрепления стен скважины раздробленной породой в процессе ее поднятия на поверхность;
• отсутствие потребности в подъеме бурильной колонны в ходе проведения работ;
• возможность разработки скважин большой глубины;
• простота и универсальность технологии: разработка грунтов шнековым буром применяется для проведения геологических, гидрологических и инженерных изысканий, при создании взрывных и водных скважин, обустройстве свайных фундаментов и т.п.;
• не требуется подача бурильной жидкости;
• возможность размещения конструкции под углом;
• безопасность рабочего процесса.

Несмотря на большой перечень достоинств, данный метод не лишен недостатков. Главным из них является ограничение в отношении характеристик грунтов. Данную технологию невозможно применять на почвах, обладающих высокой плотностью или вязкостью.

Применение ручных установок

Буровые механизмы ручного типа отличаются компактными габаритами и небольшим весом (от 15 до 250 кг), что обеспечивает возможность их транспортировки и монтажа без применения спецтехники. Благодаря высокой мобильности, такие устройства являются оптимальным вариантом для эксплуатации на ограниченных по площади территориях (на небольших приусадебных участках, в подвалах и т.д.).

Большинство моделей ручных шнековых установок оснащены электроприводами для облегчения рабочего процесса. В зависимости от веса и мощности их применяют для сверления льда, бурения питьевых скважин, отверстий под свайный фундамент и пр.

Легкое самоходное оборудование

В данную категорию входят более мощные и тяжелые буровые шнековые машины: максимальный вес некоторых моделей составляет 1000 кг. Для их перевозки используются мобильные транспортные шасси, одновременно выполняющие функцию платформы, с которой и осуществляется бурение.

Максимальный вес шнековых буровых машин составляет тонну.

Установки данного типа относятся к промышленному оборудованию. Они применяются для устройства водозаборных, поисковых, строительных, исследовательских и прочих видов скважин.

Бесспорными преимуществами таких моделей являются мобильность, высокая производительность, возможность транспортировки на любые объекты, быстрый монтаж и демонтаж.

Буровое оборудование ЛБУ

К числу наиболее популярных передвижных буровых машин принадлежит многоцелевая модель ЛБУ 50. Оборудование этой серии монтируется на различные модификации грузовых автомобилей КамАЗ, УРАЛ, ЗИЛ.

Привод подвижного вращателя бурового механизма осуществляется от двигателя грузовика через КОМ, что в сочетании с мощной гидравлической системой подачи обеспечивает создание большой осевой нагрузки.

Максимальная глубина скважин при использовании шнекового инструмента составляет 50 м, диаметр – 500 мм.

Все модели ЛБУ характеризуются высокой скоростью прохождения, надежностью, универсальностью и легким управлением (все операции механизированы).

Этапы проведения работ

Использование шнеков обеспечивает возможность создания скважин различного назначения в вертикальном либо горизонтальном направлении. При необходимости в ходе бурения применяются обсадочные трубы либо технология тампонирования стенок отверстия бетоном с поверхности под давлением.

Рабочий процесс включает несколько этапов:

• геологическую разведку с помощью специального оборудования, обеспечивающую правильность выбора участка под будущее гидрологическое сооружение;
• рытье котлована для последующего сбрасывания шлама на расстоянии около 1 м от намеченного места разработки скважины (его объемы рассчитываются исходя из размеров отверстия);
• подготовку оборудования, его монтаж на устойчивую платформу (для буровой установки, размещенной на шасси, создаются опорные точки во избежание ее подвижности во время проведения работ);
• углубление первого шнекового бура в породу, его извлечение на поверхность и возврат в исходное положение (данные операции проводятся для предотвращения налипания грунта на рабочий механизм);
• подсоединение к рабочему инструменту новой секции для достижения необходимой глубины.

По окончании всех работ поэтапно проводится выемка шнека с обязательным соблюдением специального технологического регламента во избежание его повреждений либо потери:

• колонну механизма поднимают до такого уровня, чтобы верхняя часть инструмента полностью находилась над поверхностью, а последующая секция возвышалась над ней примерно на 15%;
• для фиксации конструкции под спираль устанавливают швеллер;
• металлические крепежные скобы извлекают, бур демонтируют.

Аналогичным способом в последовательном порядке извлекаются все элементы установки.

Технология шнекового бурения скважин

Если вы желаете соблюдать правила при бурении скважин в толще песчаных или гравийно-песчаных почв, то следует использовать шнековый способ. Работы ведутся установкой, снабженной буровой головкой и шнеками, призванными отвечать за отвод грунта.

Схема шнекового бурения.

Технология бурения шнеком

Процесс бурения скважин на воду вышеописанным методом имеет множество плюсов, один из которых заключается в скорости прохождения.

Одновременно с осуществлением бурения происходят продавливание и укладка стенок скважины, что помогает удерживать почву, исключая ее обрушение. Монтируемые стенки скважины могут быть выполнены из бетона или металла.

Бурение скважин на воду таким способом не предполагает необходимости промывки колодца во время проведения процесса.

Данный метод бурения применим исключительно для таких скважин на воду, которые характеризуются незначительным дебитом. Посредством винтового шнека из забоя извлекается разрушенный грунт.

Шнек представляет собой бурильную трубу, которая полностью обвита металлической лентой. Шнековое бурение предполагает использование буровых механизмов, которые располагают подвижным вращателем. Шнеки сопрягаются резьбой или элементами, которые обладают фигурным сечением.

Шаг подачи при работах ограничен максимальным пределом до 15 м.

• Как производится очистка воды из скважины.
• Скважина – что это и какой она может быть.

Герметичные шнеки имеют полости и оснащены реверсивными замками, которые снабжены разными долотами. Сталь высокого качества, которая лежит в основе замковых соединений, характеризуется превосходной износоустойчивостью, что позволяет сократить время на бурение во много раз.

Виды шнековых буров.

Если шнековое бурение скважин ведется на участке с мягкими и рыхлыми грунтами, то лопасти долота следует располагать под углом в пределах от 30 до 60° относительно забоя.

Если же бурение скважин таким способом производится на плотных грунтах или отложениях, в основе которых гравий и галька, то лопасти долота должны быть расположены под углом в 90° относительно забоя.

Определять угол при ведении работ нужно в зависимости от твердости почвы, с которой предполагается работать.

Когда обустраивается скважина на воду, режущие детали инструмента высвобождают высокие температуры за счет разрушаемой почвы. Отработанный грунт поступает наверх по спирали шнека.

Объем отработанной породы при сохранении средней скорости транспортировки представляет примерно 0,2-0,4 от объема пространства.

Технология предполагает сохранение частоты вращения бурового инструмента от 150 до 200 об/мин.

Если в работе используется шнек, который обладает размерами до 100 мм, то частота вращения не должна оказаться больше 500 об/мин.

При обустройстве скважин на воду описываемым способом самыми эффективными можно считать шнеки, которые располагают центральным каналом. Именно он транспортирует воздух или воду посредством гидронасоса, что позволяет сделать трение при проведении работ более низким.

Технология предполагает заглубление до 50 м. В некоторых редких случаях бурение шнеком может быть осуществлено до глубины в 120 м. Если предполагается обустраивать глубокую скважину, то работы со шнеком часто совмещают с иными видами бурения.

Таким образом, при осуществлении шнекового бурения допустимо использовать технологию, которая предусматривает применение обсадных труб. Заменить ее можно тампонированием стен колодца бетоном, что происходит под давлением и с верхнего горизонта.

Описанный вид бурения способен обеспечить скорость прохода в сутки до 30 м.

Схема шнековой буровой установки.

В станках для проведения бурения шнеком используются литые головки, режущие элементы и хвостовик. Рабочая поверхность лопасти часто наплавлена твердым сплавом. Если на участке перед проведением бурения были обнаружены особо твердые грунты, то буровая головка должна иметь в оснащении технические алмазы.

Глубина бурения шнеком осуществляется на габариты одной штанги, после станок отключается, штанга отсоединяется от шпинделя, чтобы появилась возможность ее поднять и нарастить посредством новой штанги. Затем проведение работ можно продолжить.

У шнекового бурения имеется и свой недостаток, который, правда, можно считать единственным: обустроенная скважина, как правило, обладает чрезвычайно маленьким дебитом.

Для проведения работ вам понадобятся следующие инструменты:

• шнековая установка;
• лопата;
• тележка.

Особенности шнекового бурения

Чертеж самодельного шнекового бура.

Процесс бурения скважин на воду посредством использования шнека исключает необходимость перемалывания и истирания отделенной от забоя почвы. Забой осуществляется в непрерывном режиме, параллельно происходит разрушение грунта.

При отделении от забоя грунта он поступает на винтовой шнек, вращающийся с высокой скоростью. Центробежные силы, сопровождающие процесс, прижимают почву к стенкам колодца, тогда как постоянно движущаяся лента выталкивает грунт наверх. Часть почвы остается на стенках скважины. Такие технологии обеспечивают скорости проведения работ до четвертой категории пород по буримости.

Преимущества шнекового бурения в мягких породах

Вращательное бурение характеризуется следующими преимуществами:

• значительная скорость углубления;
• извлечение почвы без подъема инструмента;
• непрерывное поступление грунта наружу;
• отсутствие необходимости осуществления промывки.

Недостатки шнекового бурения

Для бурения скважин шнековым методом также свойственны:

• незначительная глубина;
• вращение массивной шнековой колонны, требующее приложения больших сил.

Чтобы увеличить ресурс долота, его требуется армировать твердосплавными резцами. Долото должно обладать диаметром, большим на 20 мм по сравнению с диаметром шнека.

Это необходимо для гарантии свободного вращения в момент налипания на стенках шламовой корки. Самыми распространенными долотами, использующимися для шнекового бурения, выступают те, которые имеют в составе 2 или 3 лопасти.

Последний вариант инструмента имеет корпус, произведенный способом литья из металла.

Когда бурится скважина на воду, вращение рабочего инструмента на буровой установке производится посредством особых станков. Таким образом, шнековое бурение с помощью станков ЛБУ 50 производится подвижным вращателем, что исключает использование в нем роторных и шпиндельных устройств.

Это требуется для гарантии большого крутящего момента и обеспечения осевого поступательного перемещения шнеков. Если скважина на воду должна быть обустроена в короткие сроки, то следует использовать мощные станки, которые способны обеспечить высокую производительность.

Для этого их монтаж часто производится на шасси авто.

Бурение скважин может проводиться станками СО 2. В этом случае в тандеме с установкой используется машина-экскаватор. Бурение скважин может производиться и с применением шнекового насоса. Это оборудование способно перекачивать жидкости, в которых содержатся абразивные частицы и агрессивные химические элементы.

В процессе бурения скважин его можно использовать, установив в вертикальное или горизонтальное положение.

Если во время бурения скважин вы решили применить шнековые погружные установки, то вы получите возможность пользоваться удобной конструкцией, которая может быть отремонтирована при необходимости, а ее изношенные детали могут быть заменены на новые.

Без знания правил невозможно осуществить работы по бурению, где используется шнек. Первое условие перед стартом бурения – анализ почвы на участке, второе – это то, насколько близко расположена вода.

Шнековое бурение

Шнековое бурение — самый простой и рациональный способ получить скважину глубиной до 80 метров в почве низкой степени твёрдости. Чернозём, глина, торф, песок — все эти рыхлые породы отлично поддаются проходке шнековым способом. Главное, чтобы на пути породоразрушающего инструмента не попались вкрапления камней или крупные обломки горных пород, так как их транспортировка на поверхность будет затруднена.

Диаметр скважины, получаемой при помощи шнекового бурового оборудования, может достигать 80 см. Неоспоримым преимуществом такого способа бурения является высокая скорость проходки. Тому есть две причины.

Во-первых, коронка буровая почти не изнашивается, так как встречает очень незначительное сопротивление со стороны разрушаемой породы. Во-вторых, коронке не приходится повторно дробить и перемалывать уже отделённый от забоя грунт.

Как только порода скалывается породоразрушающим буровым инструментом, она тут же попадает на вращающийся с высокой скоростью шнек. За счёт возникающей в процессе вращения центробежной силы, разрушенная порода прибивается к стенкам скважины и быстро доставляется шнеком на поверхность.

Оставшаяся часть породы вминается в стенки ребордой шнека, освобождая забой и снимая нагрузку с силового агрегата буровой установки.

Читайте также:  Кран для стиральной машины: обзор видов и инструкция по монтажу

Как видим, забой скважины непрерывно очищается от остатков разбуренного грунта, что гарантирует достаточно высокую скорость бурения вплоть до пород IV категории по шкале буримости.

Наивысшая скорость работы бурового оборудования достигается при обустройстве скважин в слабо цементированных залежах щебня и гальки. Такой грунт практически не требует дробления и измельчения: он сразу же выносится на поверхность.

Если говорить о наиболее труднопроходимых грунтах, то наибольшую сложность для шнекового бурения представляет, как ни странно, глина. Коронка или долото буровое без особого труда вгрызаются в эту вязкую субстанцию, но как только она попадает на шнек, сразу же начинаются проблемы.

Из-за своей вязкой консистенции она быстро забивает шнековый транспортёр, налипая на его стенки. Таким образом, выбуренная порода транспортируется на поверхность очень медленно, существенно снижая скорость проходки.

Высокая механическая скорость — основное, но не единственное преимущество проходки шнековым способом. Ещё одна особенность заключается в экономии ресурса эксплуатируемого бурового оборудования и в отсутствии необходимости дополнительно его охлаждать.

Причиной тому — рыхлость разбуриваемой породы. За счёт этой рыхлости площадь контакта породы с поверхностью бурового инструмента повышается, и он охлаждается от самого грунта.

Таким образом, чем глубже бурильная колонна проникает в грунт, тем лучше она рассеивает возникающее в процессе работы тепло.

Буровой инструмент

Оборудование для бурения шнековым способом включает в себя шнековую колонну и породоразрушающий инструмент (как правило, лопастное долото). В зависимости от типа грунта, колонна может включать в себя несколько утяжелённых шнеков и комплектоваться колонковым долотом.

Типы буровых долот

В шнековом бурении используется несколько разновидностей долот. Рассмотрим два наиболее распространённых типа.

Долото буровое трёхлопастное (ДБШ)

Долото оснащено тремя зазубренными лопастями, немного отклонёнными относительно оси. Их боковые поверхности обычно усиливаются восьмигранниками, а зубья — наваренными пластинами из твёрдого сплава ВК-8. В некоторых моделях одна из лопастей может сливаться с лопастью транспортного шнека.

Долото буровое двухлопастное (ДРШ)

Данный тип долот был сконструирован в СКВ ВПО «Союзгеотехник» ещё во времена Советского Союза. Разработка оказалась настолько удачной, что по сей день применяется для проходки пород со II по V категорию буримости.

Изделие представляет собой цельнолитой корпус с двумя лопастями. Угол атаки лопастей относительно корпуса составляет 15°. Одна лопасть считается рабочей, другая — калибрующей. Они смещены одна относительно другой на 4-5 мм.

Все режущие элементы долота армированы твёрдыми сплавами.

Шнек

Шнековый транспортёр используют, когда необходимо доставить на поверхность керн для лабораторных исследований, не нарушая при этом его структуру. Устройство такого транспортёра несколько отличается: в трубе имеется большое проходное отверстие, а шнек полый. При бурении керн поступает в специальную гильзу, которая извлекается после свинчивания буровой коронки.

Особенности шнекового бурения

Шнековое бурение может осуществляться как стандартной, так и мини буровой установкой. Главное, чтобы её двигатель мог обеспечить достаточной частотой вращения шнековую колонну. Она находится в диапазоне от 100 до 200 оборотов в минуту. При превышении данного параметра начинается вибрация, а при занижении оборотов транспортировка породы на поверхность сильно ухудшается.

В большинстве случаев работа ведётся без нагрузки на породоразрушающий инструмент. Из-за рыхлости грунта долото буровое способно внедряться в породу под весом буровой колонны.

Шнековое бурение скважин технология

Считается, что шнековое бурение является самым дешевым и простым методом бурения скважин. И действительно, бурение шнековым методом отличается высокой скоростью проходки (до 100-300 м за смену).

Если совсем просто объяснять принцип работы шнекового бурения, можно вспомнить ледовый бур, которым зимой пользуются рыбаки для того чтобы сделать лунку. Ледовый бур устанавливается вертикально и за счет вращения и нажима врезается в лёд.

Если же говорить о технологии, то бурение скважины в теории не сильно сложнее.

Где применяется шнековое бурение

Шнековое бурение применяется в основном при бурении песчаных и песчано-гравийных грунтов, а также пород средней твердости для взрывных скважин, инженерных и гидрогеологических исследований, геологической съемке, разведки полезных ископаемых, картировании и т.п. популярно при бурении скважин на воду.

Глубина скважины, обычно до 50 метров, но в зависимости от грунтов может составлять до 100-120 метров.

Диаметр бурения шнеками, обычно от 60 мм до 600-800 мм. В некоторых случаях, для неглубоких скважин, используются шнеки диаметром 1500 мм и более.

Технология шнекового бурения

Шнековое бурение является одним из методов вращательного бурения и осуществляется установкой которая имеет буровую головку, следом идут шнеки, с помощью которых на поверхность транспортируется разрушенная порода (шлам).

Разрушение породы происходит за счет вращения буровой головки, под которой понимается лопастное долото или бур. Инструмент разнообразный и подбирается исходя из свойств породы.

Слева направо: Лопастной бур; Долото двухлопастное; Долото трехлопастное.

• Буровая головка и шнек могут быть раздельными или одним целым, последнее называют шнекобуром.
• Шлам по спирали (реборде) шнека транспортируется на поверхность.

Шнековое бурение

Шнек подбирается исходя из того, что межвитковое пространство должно быть занято транспортируемой породой на 0,2-0,4 объема. Это важно т.к. в таком случае происходит нормальное охлаждение шнека за счет быстрого заглубления и постоянного потока породы разной температуры.

Нагрев происходит из-за быстрого вращения и трения о стенки скважины.

Буровые шнеки диаметром до 100 мм имеют частоту вращения в среднем 200-500 об./мин., при диаметре 150-200 мм – в среднем 100-200 об./мин.

Реборда шнека служит только для транспортировки разрушенного грунта, а значит разрушающий инструмент (долото или бур) должен быть большего диаметра.

Плюсы

• Непрерывный процесс подъема грунта на поверхность;
• Шнековая колонна не требует подъема во время бурения;
• Высокая скорость углубления (До 100-300 метров за смену).

Минусы

• Необходимо быстрое вращение большой и тяжелой шнековой колонны, следовательно, буровая установка должна быть мощной;
• Относительно небольшая глубина бурения, обычно до 50 метров;
• При попадании на валун дальнейшая проходка может стать проблемой, скорее всего бурить придётся рядом;
• Бурение в породах высокой твердости невозможно;
• В липких и вязких грунтах возможно налипание.

Технология бурения скважин шнековым методом

Способы бурения скважин зависят от свойств горных пород, залегающих на территории исследуемого участка. Проходка выработок с помощью шнекового инструмента производится в мягких и средней крепости грунтах. Технология существует давно и остается востребованной благодаря простоте и доступности.

Бурение скважин шнеком.

Технология бурения

Проходка ствола скважины заключается в разрушении резцами породы в глубине выработки и выдаче шлама на устье посредством шнека — стальной ленты, обвивающей буровой снаряд.

Для крепких скальных массивов шнековое бурение не подойдет.

Установки для проходки скважин размещают на самодвижущихся шасси, оснащенных приводом для вращения режущего инструмента и приспособлением для заглубления обсадных труб.

Технология строительства скважин зависит от прочности грунта, назначения выработки и выполняется 3 методами:

Бурение с последующей обсадкой: сначала проходится ствол, а затем его стенки укрепляются трубой. Используется технология в устойчивых породах формированием выработки диаметром большим, чем гильза. Для скважины 185 мм готовят обсадку Ø178, по окончании проходки секциями впрессовывают в ствол.

Совмещение процессов бурения и обсадки применяется в неустойчивых и обводненных породах. Вращение колонны со шнековым буром и вдавливание трубы осуществляется одновременно.

Проходка ствола без крепления. Не всегда требуется усиление стенок выработки посредством обсадных труб или бетонирования: при бурении под столбы и с целью инженерно-геологических изысканий прочность скважины изнутри требуется лишь на короткое время.

Для проходки артезианских колодцев шнековый способ непригоден: предельная глубина метода 50 м. Чтобы обеспечить погружение резцов к забою, используют дополнительные шнековые секции.

Особенности технологии

В отличие от иных вариантов бурения, предназначенных для крепких пород, при шнековой проходке не требуется выдувание сжатым воздухом или вымывание водой разрушенной мелочи из забоя. Шлам удаляется шнеком одновременно с резанием грунта.

Прежде чем воспользоваться бурением, полезно ознакомиться с его особенностями:

Влияние свойств и обводненности почвы — при сочетании этих факторов применить такой метод в глинистых породах невозможно: налипание шлама на шнек не даст углубиться буровому снаряду. Сыпучие и рыхлые почвы позволяют использовать шнековую установку даже в ручном варианте.

Режим вращения режущей насадки в зависимости от ее диаметра влияет на отвод тепла от инструмента. Чтобы не допустить перегрева, рекомендуется не превышать число оборотов снаряда: 100-150 об/мин для Ø100-200 мм, и 500 при диаметре

Шнековое бурение скважины: особенности, недостатки и плюсы на vodatyt.ru

Шнековое бурение скважины– это технология, предполагающая разрыхление твердых пород металлическими резцами бура. Будучи закрепленными на валу по спирали, они позволяют вынимать грунт из шурфа, не останавливая производственный процесс. Говоря утрированно, процедура выдачи породы на поверхность схожа на мясорубку, а дробление сродни процессу вкручивания самореза.

Особенности бурения шнеком

Метод применим при разработке рыхлых и сыпучих грунтовых пород.

Ограничением является наличие глинистых пластичных грунтов, которые налипают на бур и не выдаются на поверхность. Это означает, что процедура теряет свой смысл. Шнековое бурение – технология скоросного бурения, за сутки можно пройти до двух сотен метров.

При производстве работ необходимо учитывать температурный режим. Механическое воздействие на бур приводит к его перегреву, если скорость вращения слишком высока. Есть буры, которые оснащены системой водяного охлаждения. В данном случае предполагается подача охлаждающей жидкости в шурф. Шлам должен заполнять полости, ограниченные спиралью, не более, чем на треть.

Принцип работы шнековой установки

Технология применима для организации вертикальных скважин и горизонтальных проколов. Бурение скважины на воду шнековым буром производится по следующему сценарию:

Бур под собственным весом погружается в грунт, ввинчиваясь за счет острого наконечника и винтовым резцам.

Вращаясь, бур выдает на поверхность выработанную породу в чистом виде или в виде шлама.

По мере заглубления шнек наращивается за счет дополнительных секций. Беспрерывное вращение производится до момента заглубления одной штанги.

По окончании работ конструкция разбирается и вынимается, а на ее место опускаются обсадные трубы, задача которых – не дать грунту осыпаться.

Угол атаки режущих элементов по отношению к грунту зависит от его плотности. Когда порода сыпучая, мягкая, угол колеблется от 30 до 60 градусов. Твердые грунты бурят шнеками, на которых винтовая лопасть закреплена под углом 90 градусов.

Преимущества и недостатки бурения шнековым буром

Данный метод бурения скважины обладает рядом достоинств, среди которых основными являются следующие:

Быстрота, с которой выполняются работы.

Непрерывность процесса, автоматическое извлечение отработанной породы.

Отсутствие необходимости применение других технологий выборки грунта.

При этом имеются и недостатки:

• Есть ограничение по глубине бурения.
• Для производства работ требуется применять специальные установки, обеспечивающие необходимое давление на бур в процессе вращения.

Размеры шнековых буров и особенности

Применение различных по диаметру буров обусловлено способностью перегреваться. В соответствии с габаритами бурового инструмента определяется быстрота вращения.

Технология шнекового бурения на воду предполагает, что:

Если диаметр бура до 20 см, то скорость вращения должна находиться в диапазоне 150-200 оборотов в минуту.

Для диаметра до 10 см, скорость вращения за минуту может быть больше. Предел – 500 оборотов за 60 сек.

Данное соотношение скорости и диаметра нужно учитывать на этапе проектирования буровой установки, если она собирается собственными руками. В интернете можно найти рекомендации о том, как правильно произвести монтаж.

Рекомендации

Независимо от метода бурения, оборудование должно иметь режущие кромки, которые способны противостоять механическому воздействию. Для этого долото и края винтового резца наплавляются твердосплавным металлом, и применять нужно именно этот инструмент. Вынуть шнек на поверхность при окончании работ нужно аккуратно.

Важно не потерять секции, не повредить бур и не спровоцировать обрушение стенок шурфа.

Только после этого устанавливаются обсадные трубы, которые могут быть металлическими или пластиковыми. При формировании обсадного трубопровода нужно обеспечить герметичность соединений. Если это стальные трубы, то лучше их сварить. ПНД имеют специальную резьбу, что упрощает задачу.

При подборе оснащения преимущество отдают пустотелым шнекам. Воздух способствует охлаждению. Если по каналу подавать воду, процедура облегчается за счет дополнительного размягчения грунта, что продлевает ресурс бура. Сухой грунт способствует быстрому износу рабочих граней.

Описанная технология подходит для самостоятельного применения, если речь идет о неглубоких скважинах. Когда это абиссинский колодец, проблем, скорее всего, не будет. Сложности начнутся, если требуется пробурить скважину на песок. Но если нужна артезианская вода, то бурение собственными силами практически невозможно, и придется нанимать бригаду специалистов и специализированную технику.