Ручное бурение

В труднодоступных районах с преобладающим распространением мягких осадочных пород для проходки одиночных или небольшого количества мелких скважин применяется ручное бурение (рисунок), при котором пересекаемые скважиной породы в зависимости от их характера разрушаются вращательным или ударным способом.

 

Рисунок 9 – Схема установки для ручного бурения

1 – породоразрушающий инструмент; 2 – бурильные трубы; 3 – обсадная труба; 4 – трубный хомут; 5 – фарштуль; 6 – вышка; 7 – блок; 8 – канат; 9 – шарнирный хомут; 10 – лебедка.

Вращательным способом бурят скважины в мягких породах (супесях, суглинках, лессах, глинах, мягком меле).

В качестве породоразрушающего инструмента при ручном вращательном бурении применяют спиральные или ложковые буры (рисунок, а и б).

 

 

Рисунок 10 – Инструмент для ручного бурения

а – ложковый бур; б – спиральный бур; долота: в –плоское; г – двутавровое; д – крестовое; е – пирамидальное; ж – шарнирный хомут; з – забивной стакан; и – желонка.

Спиральный бур (змеевик) применяют для бурения мягких пластичных пород (глины, суглинки, мел), которые хорошо удерживаются на его витках. Змеевик представляет собой спиральные лопасти, заканчивающиеся в нижней части двумя лезвиями.

Ложковый бур используют для бурения мягких невязких пород (пески, супеси, суглинки). Цилиндрический корпус бура в нижней части имеет ковшеобразное лезвие. В верхней части породоразрушающих инструментов расположены шейка под ключ и резьбовая головка для соединения с бурильными трубами.

Сущность ручного вращательного бурения заключается в следующем. Породоразрушающий инструмент, соединенный через переходник с бурильными трубами, спускается в скважину и приводится во вращение при помощи шарнирного хомута (рисунок, ж), закрепленного на трубах над устьем скважины. Под действием осевой нагрузки, соответствующей плотности разрушаемой породы, породоразрушающий инструмент погружается в породу и заполняется ею. После извлечения инструмента на поверхность и освобождения его от породы снаряд вновь опускают в скважину и продолжают бурение.

Во избежание прихвата ввинчивающегося в вязкую породу змеевика необходимо после каждых двух-трех оборотов снаряд приподнимать над забоем на 10—20 см. Ударным способом бурение производят в породах средней твердости (плотный мел, известняки, мергели, конгломераты, слабосцементированные песчаники и др). Снаряд в этом случае состоит из долота и утяжеляющей его ударной штанги, соединенных с колонной бурильных труб.

Основные части долота (рисунок, в) — лопасть 1, шейка 2 и резьбовая головка 3.

В плотных породах средней твердости бурят плоским долотом. Для бурения пород средней твердости и твердых используется двутавровое долото. Крестовое долото служит для бурения трещиноватых и неоднородных пород, а также для разбивания встреченных скважиной валунов.

После спуска снаряда в скважину его периодически приподнимают и сбрасывают на забой. Для придания скважине цилиндрической формы после каждого удара по забою приподнятый снаряд следует повернуть на некоторый угол по часовой стрелке. Разрушив таким образом породу на интервале (30— 50 см), величина которого зависит от плотности и вязкости породы, буровой инструмент поднимают на поверхность и очищают скважину от разрушенной породы желонкой.

Желонка (рисунок 2, и) представляет собой трубчатый корпус 4, к нижней части которого прикреплен башмак 5 с клапаном 6. Верхний конец желонки имеет резьбовую вилку или дружку для соединения с бурильными трубами или канатом.

После очистки скважины от разрушенной породы долотом и лучшего наполнения желонки перед каждым спуском снаряда в скважину следует подливать воду. При встрече скважиной мягких, сыпучих, неплотных пород их бурят желонкой без предварительного разрушения долотом. Сильно обводненные пески бурят желонкой с принудительной обсадкой скважины трубами и опережением забоя скважины башмаком обсадной колонны.

Спуско-подъемные операции со снарядом при бурении мелких скважин выполняются вручную без применения вышки и каких-либо грузоподъемных приспособлений. Если же работа ведется тяжелым снарядом в скважине глубиной более 10 м, то для спуска и подъема его используется трехопорная вышка высотой 6—9 м и ручная лебедка или вороток.

При ручном бурении геологоразведочных скважин в качестве пробы используются не все образцы, поднятые из пород, вмещающих полезное ископаемое, а только представительные, т. е. наиболее характерные для данной породы. Если мощность пласта вмещающей породы значительна, из него берется несколько образцов. Из толщи пересекаемого скважиной полезного ископаемого сохраняется в качестве пробы весь поднятый материал. Для предупреждения пробы от осыпающейся со стенок скважины породой следует отбирать образцы около черпака ложки, лезвия змеевика и из-под клапана желонки.

Образцы пород укладываются в специальные ящики длиной 1 м, шириной 0,5 м, высотой 0,1 м, разделенные перегородками на квадратные ячейки размером 0,1х0,1 м. В каждую ячейку укладывается отобранный в качестве пробы образец и этикетка, в которой указываются номер скважины, номер образца, глубина, с которой взят образец. Для получения монолитов с ненарушенной структурой, необходимых при инженерно-геологических исследованиях, используются забивные стаканы (рисунок 2, з) или грунтоносы.