Главная
Бурение скважин на воду – процесс, требующий учета множества факторов, и одним из наиболее сложных условий является наличие каменистого грунта. Если песчаные или глинистые породы относительно предсказуемы, то встречи с камнями, валунами и скальными образованиями могут существенно осложнить, а порой и вовсе сделать невозможным традиционное бурение. Понимание особенностей работы в таких условиях и применение специализированных технологий – ключ к успешному получению доступа к водоносным горизонтам.
Особенности каменистого грунта:
Каменистый грунт характеризуется наличием твердых включений различного размера и плотности:
Валуны и гравий: Крупные обломки горных пород, залегающие в песке или глине. Они могут быть рыхлыми или плотно слежавшимися.
Слабо связанные скальные породы: Трещиноватые известняки, песчаники, глинистые сланцы. Эти породы легче поддаются разрушению, но их слоистая структура может создавать свои сложности.
Твердые скальные породы: Гранит, базальт, кварцит. Это наиболее сложные для бурения породы, требующие применения специального оборудования и техник.
Трудности при бурении в каменистом грунте:
Износ бурового инструмента: Камни и скальные породы быстро стачивают и ломают режущие элементы долот, значительно увеличивая расходы на их замену.
Потеря циркуляции бурового раствора: При прохождении трещиноватых пород или пустот, буровой раствор может уходить в пласт, что затрудняет вынос шлама и охлаждение инструмента.
Заклинивание буровой колонны: Обломки камней или неустойчивые породы могут заваливаться в ствол скважины, заклинивая буровую колонну.
Низкая скорость проходки: В сравнении с мягкими породами, бурение в камне идет значительно медленнее, что увеличивает сроки и стоимость работ.
Риск повреждения обсадной колонны: Неаккуратное бурение или наличие острых выступов в стволе скважины могут повредить обсадную трубу.
Методы бурения и используемое оборудование:
Для успешного бурения в каменистых грунтах применяются специализированные методы и оборудование:
Использование ударно-вращательного бурения (пневмоударники):
Принцип работы: Специальные долота (коронки) с твердосплавными напайками, установленные на пневмоударник, совершают одновременно вращательные и ударные движения. Ударная волна, передаваемая через штанги, эффективно разрушает твердые породы.
Преимущества: Высокая скорость проходки в твердых породах, возможность работы без промывки (с продувкой воздухом), что актуально при риске потери циркуляции.
Особенности: Требуется мощный компрессор. Эффективно для пород средней и высокой твердости.
Применение шарошечных долот:
Принцип работы: Состоят из нескольких конусообразных шарошек с режущими зубьями. При вращении шарошки перекатываются по забою, дробя породу.
Преимущества: Хорошо работают в различных типах пород, включая твердые. Часто используются с промывкой.
Особенности: Требуют определенных оборотов и осевой нагрузки.
Использование алмазных коронок:
Принцип работы: Режущая поверхность коронок покрыта алмазными зернами. Алмаз, будучи самым твердым природным материалом, эффективно разрушает любые горные породы.
Преимущества: Идеальны для бурения в очень твердых скальных породах, таких как гранит. Обеспечивают гладкий срез.
Особенности: Наиболее дорогой тип инструмента. Требуют точной регулировки оборотов и подачи.
Применение обсадной колонны на этапе бурения (в процессе проходки):
Суть метода: Обсадная труба сразу же опускается в пробуренный участок скважины, предотвращая обсыпание стенок и заклинивание инструмента. Это особенно важно при работе с неустойчивыми породами и валунами.
Преимущества: Снижает риск обрушения стенок, упрощает дальнейшую проходку.
Особенности: Требует специальной буровой установки, способной опускать и вращать обсадную трубу.
Использование специальных реагентов:
Пенообразователи: Добавление пенообразователей в буровой раствор позволяет создавать пену, которая при выносе шлама на поверхность одновременно помогает удерживать породу от обсыпания.
Реагенты для стабилизации стенок: Специальные полимеры могут добавляться для укрепления стенок скважины, особенно в зонах трещиноватости.
Процесс бурения скважины в каменистом грунте – поэтапно:
Разведка и оценка грунта: По возможности, проводится геологическая разведка для определения характера грунта.
Выбор метода и инструмента: Исходя из предполагаемого состава грунта, подбирается оптимальный метод бурения и тип долота.
Установка буровой установки: Производится монтаж и подготовка к работе.
Бурение первого участка: Часто начинается с вращательного бурения с промывкой или продувкой.
Проходка через каменистые прослойки: При встрече с камнями или скальными породами, переходят на ударно-вращательное бурение с пневмоударником или используют алмазные коронки.
Применение обсадной колонны: При необходимости, обсадная труба опускается по мере бурения.
Контроль циркуляции и выноса шлама: Постоянно отслеживается состояние бурового раствора.
Достижение водоносного горизонта: После прохождения водоносного слоя, происходит доразведка (отбор проб воды, определение уровня).
Обсадка и фильтрация: Установка обсадных и фильтровых труб.
Прокачка скважины: Очистка скважины от грязи и взвешенных частиц до получения чистой воды.
Бурение в каменистом грунте – это вызов, требующий профессионального подхода, опыта и правильного выбора оборудования. Использование современных технологий и материалов позволяет успешно справляться с этими трудностями, обеспечивая надежный доступ к водному источнику.
