Бурение

Бурение представляет собой процесс разрушения грунта для формирования горной выработки цилиндрической формы - скважины или шпура (искусственного цилиндрического углубления диаметром до 75 мм и глубиной до 5 метров в твердых средах, таких как горные породы или бетон).

Бурение проводится вертикально вниз или вверх, а также под любым углом наклона к горизонту.

Область применения бурения весьма широка:

• поиски и изучение полезных ископаемых
• добыча жидких, газообразных и твёрдых полезных ископаемых через эксплуатационные скважины
• осуществление взрывных работ
• искусственное закрепление горных пород (замораживание, битумизация, цементирование и пр.)
• осушение месторождений полезных ископаемых и заболоченных участков
• вскрытие месторождений; прокладка подземных коммуникаций
• строительство свайных фундаментов и др.

Существуют различные способы бурения скважин механический, гидравлический, электрический и др.)

• При электрическом способе бурения скважин применяется электрический бур.
• В ходе гидравлического способа бурения техническая вода под давлением подается в скважину, вымывая частицы породы и вынося их на поверхность.
• При механическом способе бурения буровой инструмент прямо воздействует на горную породу.

Механическое бурение - это метод, основанный на использовании механической силы для проникновения в грунт. В процессе бурения вращающийся буровой инструмент с зубьями на конце, называемый буровой головкой, проходит в грунт и формирует отверстие. Для пробивания сложных грунтов и твердых пород можно применять дополнительные инструменты, например долота.

Механическое бурение - это широко распространенный и экономически эффективный способ бурения скважин, однако его применение может быть ограничено твердыми породами, сложными грунтами или большими глубинами скважин.

• Вращательный - порода разрушается благодаря вращению инструмента, прижатого к забою.
• Ударный - разрушение горной породы осуществляется ударом внедряющегося инструмента с рабочими лезвиями в форме клина.
• Вибрационный - измельчение породы происходит за счет высокочастотных колебаний.

Наиболее распространенным методом бурения является вращательный, который позволяет извлекать породу без остановки рабочего процесса. Кроме того, этот метод отличается высокой производительностью и экономичностью, подходит для бурения грунтов разных категорий буримости.

Ударно-канатный

Этот метод является первичным способом бурения скважин на воду, при котором породы дробятся с помощью тяжелого долота, которое поднимается на определенную высоту, после чего падает, воздействуя собственным весом. С каждым ударом инструмент углубляет скважину, и это повторяется до достижения необходимой глубины. Очищается забой специальной желонкой для твердых пород.

Роторный (непрерывное вращательное бурение)

При этом методе разрушение пород (крошение, резание) в забое скважины осуществляется соответствующими вращающимися долотами, а их вынос производится прямой промывкой глинистым раствором или водой, обратной промывкой водой или продувкой сжатым воздухом.

Шнековый

Этот метод включает бурение скважин с использованием вращательного бурового станка, оснащенного шнеком вместо обычных штанг для непрерывной транспортировки разрушенных пород на поверхность. Шнековый способ используют для бурения разведочных скважин при неглубоком залегании подземных вод и наличии рыхлых песчано-глинистых пород.

Колонковый

Суть вращательного колонкового бурения состоит в разрушении пород забоя скважины вращательными движениями по кругу, извлекая "керн" - цилиндрическую колонку (столбик) горной породы.

Через кольцевое затрубное или внутреннее пространство на поверхность извлекаются частицы разрушенной породы с помощью промывочной жидкости или сжатого газа, нагнетая его в скважину буровым насосом, при этом керн входит в колонковую трубу. Регулярно (каждые 0,5-6 м или более) керн заклинивают, отделяют от забоя и извлекают на поверхность вместе с колонковым снарядом.

Организация и проведение комплекса работ по подготовке к бурению, самому бурению, обслуживанию скважины, проведению необходимых геофизических, гидрогеологических и прочих исследований, а также консервации или ликвидации скважины называется сооружением скважины.

Технические средства бурения включают в себя, главным образом, буровые установки и породоразрушающие инструменты.