4/2008. ООО "Амургео". Инновационные системы для бурения и отбора проб.
Рубрика: ГОРНОЕ ДЕЛО / Технологии и оборудование
ООО "Амургео" - официальный представитель компании SonicSampDrill, Голландия
Инновационные системы для бурения и отбора проб
Вибрационное и вибровращательное бурение
Вибрационное бурение было разработано в СССР в 1948 г. Вибрация
бурового снаряда обеспечивает дополнительное воздействие на породу и
более эффективное ее разрушение. Вибрационное бурение неглубоких
скважин (20-30м.) позволяет в 1,5-2 раза увеличить производительность
по сравнению с ударно-вращательным бурением; вибрационное бурение
глубоких скважин (особенно в твёрдых породах) увеличивает срок службы
долот, не снижая других показателей бурения. За счет вибрации
облегчается извлечение снаряда и обсадных труб, появляется возможность
улучшить качество керна в самых неблагоприятных условиях. В целом,
дополнительная вибрация обеспечивает заметное увеличение
производительности и качества буровых работ.
На практике вибрационное бурение применяют в нескольких вариантах.
Бурение с использованием станков вибрационного бурения, в которых
разрушение пород происходит только за счет вибрации. Кроме них
разработаны станки смешанного бурения, сочетающие вибрацию и вращение
снаряда (вибровращательное бурение), а также вибрацию и ударное
бурение.
Вибрационный способ бурения скважин
Способ разработан в СССР в НИИоснований, Гидропроекте и Мосгоргеотресте
для бурения неглубоких (преимущественно до 15-20 м) скважин в мягких и
рыхлых породах. Вибрационное бурение используют в основном в инженерной
геологии для проходки скважин в рыхлых четвертичных отложениях и
погружения труб в процессе бурения скважин, извлечения труб, ликвидации
аварий, связанных с прихватом, заклиниванием или зажимом инструмента на
забое.
Вибрационно-вращательное бурение Основное преимущество состоит в том, что сохраняя все положительные
качества вибрационного бурения, существенно расширяется область его
применения, как по глубине скважин, так и по крепости проходимых
грунтов. Если область применения вибрационного бурения ограничивается
породами I-IV категорий по буримости, то с помощью
вибрационно-вращательного бурения можно проходить скважины в породах
V-VI категорий. В России способ вибровращательного бурения разработан
кафедрой механики МГРИ совместно с ПГО «Уралгеология» и Свердловским
машиностроительным заводом им. Воровского. Производимый на заводе
станок вибрационного бурения АВБ-2М предназначен для бурения
вертикальных скважин вибрационным и ударно-канатным способами при
разведке россыпных месторождений полезных ископаемых,
инженерно-геологических изысканиях в породах I-IV категории. Буровая
платформа смонтирована на шасси автомобиля повышенной проходимости
ГАЗ-3308(4х4). АВБ-2М комплектуется инструментом для вибрационного
бурения (виброзонды, штанги бурильные и др.). Станки АВБ-2М хорошо
зарекомендовали себя, в частности при разведке россыпных месторождений
с маловалунистыми песками.
Технические характеристики установки:
Вибрационный
способ
Ударно-канатный
способ
Глубина
бурения, м.
20
40
Диаметр
бурения, мм.
168
219
Разработкой буровых станков, использующих вибрацию, занимаются и за
рубежом. На российском рынке в настоящее время появились станки фирмы
«SonicSampDrill» (Голландия), в которых реализован метод
высокочастотных вибраций, позволяющие бурить самые прочные породы. В
основе системы Sonic заключены два эксцентрика, которые приводятся в
движения двумя высокоскоростными (12000 об/мин) гидромоторами. Эти
гидромоторы генерируют высокочастотные (до 180 Гц) вибрации, которые
непосредственно передаются на буровой башмак. Созданные вибрации делают
почву, окружающую башмак и трубу, более податливой, значительно снижают
трение, и системы Sonic могут быстро погружаться в песчаные,
гравелистые почвы и глину. Разрыхлённость почвы, созданная вибрациями,
достаточна, чтобы преодолеть сопротивление почвы, но слишком мала
(0,1-5 мм) чтобы нарушить пробу керна, что способствует взятию
качественных проб.
Компания производит три типа буровых станков: Компакт Sonic, Средний
Sonic и Большой Sonic (табл.2). Их можно установить на любое
транспортное средство с питанием от двигателя. Высокое качество
изготовления обеспечивает надежность станков и высокую
производительность выполняемых работ (табл.3).
Таблица 2.
Типы станков, выпускаемых фирмой
«SonicSampDrill»
Марка
станка
Способ
бурения
Макс.
диаметр
Глубина
бурения, м
Категория
пород
Компакт
Sonic
вибрация
125
30
Мягкие,
средние
Компакт
RotoSonic
вращение
и вибрации
63-133
30-60
Любые
Средний
Sonic
вращение
и вибрации
165
100
Любые
Большой
Sonic
вращение
и вибрации
300
200
Любые
Табл.3.
Производительность бурения системами
Sonic и обычными методами бурения
Область
применения
Бурение
обычными бурами, м/смену
Проходка
бурами «Sonic», м/смену
Беспрерывный
отбор керна
45
105
Геофизическое
бурение
135
365
Геотермальное
бурение
120
275
Экологическое
бурение
135
305
Установка
контрольных скважин
30
90
Компакт Sonic, малогабаритная, компактная модель, общий вес 290 кг, которую можно поместить практически на любое транспортное средство с предоставлением возможности комплектации системы. Компакт RotoSonic - мобильная компактная установка с возможностью бурения по любым породам. Средний Sonic и Большой Sonic используют для бурения твёрдых пород. Средний Sonic безупречно подходит для инженерного бурения и для взятия проб керна большого диаметра (до 160 мм) пород средней крепости из грунта любой структуры, с больших глубин. Он, совмещая вибрации с вращением, оптимизирует погружение в грунт, предоставляя возможность для быстрого выполнения работ любой сложности и отбора качественных и длинных образцов почв. Компакт Sonic, малогабаритная, компактная модель, общий вес 290 кг, которую можно поместить практически на любое транспортное средство с предоставлением возможности комплектации системы. Компакт RotoSonic - мобильная компактная установка с возможностью бурения по любым породам. Средний Sonic и Большой Sonic используют для бурения твёрдых пород. Средний Sonic безупречно подходит для инженерного бурения и для взятия проб керна большого диаметра (до 160 мм) пород средней крепости из грунта любой структуры, с больших глубин. Он, совмещая вибрации с вращением, оптимизирует погружение в грунт, предоставляя возможность для быстрого выполнения работ любой сложности и отбора качественных и длинных образцов почв. Большой Sonic включает возможность бурения в любых породах с диаметром до 300 мм на 200-метровую глубину. Эта система уникальна и подойдет для самых сложных проектов.С помощью установки Большой Sonic фирма «Diedrich drill,Inc» производила забор пробы грунта на промышленной территории компании «PGTSI» для исследований в области экологии (штат Флорида, г. Орландо, США). Точкой забора пробы выбрана территория машинного парка компании. Установка Большой Sonic, состоящая из непосредственно буровой установки, смонтированной на грузовике и вспомогательной машины, была подготовлена к работе в заданной точке в течение 25 минут. Проба грунта отбиралась от отметки 0 до глубины 50 м. Диаметр колонковой трубы-125 мм., обсадная труба-165 мм., буровая штанга-89 мм. Линейный размер всех труб-3,0м. Диаметр получаемого керна-100 мм. С момента начала работ, до отъезда буровой установки с места бурения прошло 4 часа. Заданная глубина в 50 м. была достигнута после 3 часов работы. 1 час ушел на подъем, разбивку, укладку обсадной колонны и тампонаж устья скважины. Следует заметить, что в данном случае буровая установка работала с определенной целью и по заранее известному разрезу, поэтому применялся облегченный буровой став. В любом случае, о применяемых размерах труб, штанг, типах коронок, диаметре получаемого керна, необходима консультация со специалистами фирмы-производителя.
Методика проходки скважин с использованием вибраций Sonic колонковая труба с буровой штангой соединяется с внутренним переходником буровой головки. В конструкции клонковой трубы облегченного типа для бурения глинистых пород отсутствуют кернорватели и кернодержатели, применяемые для бурения по твердым породам; колонковая труба устанавливается в точку устья скважины; включается вибрация, давление и вращение, (по часовой стрелке) и колонковая труба погружается в грунт, происходит забор ненарушенного керна, т. к. вибрация с частотой 150-180 герц действует только на буровую колонну и площадь матрицы буровой коронки, не передаваясь на выбуренный керн; время погружения на глубину 3 м. в глинистых вязких породах составляет 10-15 сек; по достижении глубины 3-х метров бурение прекращается, буровая штанга отсоединяется от внутреннего переходника буровой головки, вращатель поднимается для накручивания короткого адаптера обсадной трубы на внешний переходник буровой головки. Это связано с особенностями устройства трубодержателя и труборазворота и позволяет установить срезы буровой штанги и обсадной трубы, а, следовательно, и торец буровой коронки и обсадного башмака на одном уровне; на короткий адаптер накручивается обсадная труба с башмаком, вращатель устанавливается по оси скважины, включаются вибрации, давление и вращение (против часовой стрелки) и происходит обуривание колонковой трубы. Следует отметить, что при бурении глинистых пород, в процессе постановки обсадной колонны необходимо применение промывки междутрубного пространства, для исключения соскабливания материала со стенок обсадной трубы в момент последующего спуска буровой колонны и попадания его в колонковую трубу; процесс промывки междутрубного пространства обеспечивается наличием емкости с водой на вспомогательной машине и промывочным насосом плунжерного типа с гидроприводом на буровой установке. Давление промывки 600-800 PSI, производительность 80-100 л\мин.; обсадная колонна закрепляется в трубодержателе на уровне нижнего среза короткого адаптера. Труборазворотом двойного действия (вправо и влево) производится срыв резьбы короткого адаптера от обсадной колонны и от внешнего перехода буровой головки. Короткий адаптер отсоединяется от обсадной колонны, вращатель поднимается и помощник отсоединяет адаптер от внешнего перехода буровой головки; буровая головка опускается, соединяется с буровой штангой, посредством внутреннего перехода буровой головки и производится подъем бурового инструмента на дневную поверхность; поднятый инструмент вывешивается на вращателе в удобном положении, помощник одевает на колонковую трубу специальный пластиковый мешок, включается вибрация и керн поступает из колонковой трубы в пластиковый мешок; бурильная колонна опускается внутрь обсадной колонны до предыдущего забоя, наращивается на длину рейса, включается давление, вибрация и вращение, происходит погружение колонковой трубы и весь процесс повторяется.
По мере углубления, для извлечения колонковой трубы из скважины используется лебедка с гидроприводом, установленная на верхнем оголовке мачты, позволяющая производить подъем буровых штанг свечами и укладывать их в лоток на буровой машине. Породоразрушающим инструментом в данном случае является твердосплавная буровая коронка с косыми фасками на матрице. В зависимости от соотношения площадей внутренней и внешней фаски происходит распределение выбуренной флюидной массы внутрь колонковой трубы или в затрубное пространство.
Фирма «SonicSampDrill» поставляет не только станки, но и полный набор бурового оборудования. Кроме стандартного инструмента предлагаются оригинальные системы отбора проб. В частности система АкваЛок, с помощью которой можно брать пробы двухметрового интервала любого керна с любой глубины. АкваЛок способен пробурить до желаемой глубины и потом начать отбор пробы длинной 2 или 4 м. различного диаметра. Эта система позволяет брать нетронутые пробы любых пород от камня до песка с большим содержанием воды с определенной глубины. Используя дополнительные устройства и, так называемый метод потерянного наконечника, можно заряжать взрывчатку без обрушения скважин.
В России официальным представителем фирмы «SonicSampDrill» является компания ООО «Амургео», которая кроме поставки буровых станков Sonic и полного комплекса оборудования к ним, также выполняет заказы на бурение скважин.
ООО "Амургео" 680021, Хабаровск, ул. Дикопольцева, 47, оф.306 тел/факс (4212)704002; 8 962 5871592; e-mail: sales@amurgeo.com, www.amurgeo.com
Компакт Sonic, малогабаритная, компактная модель, общий вес 290 кг, которую можно поместить практически на любое транспортное средство с предоставлением возможности комплектации системы.
Методика проходки скважин с использованием вибраций Sonic 
