4000 лет назад в Китае появилась технология ударно-канатного бурения вертикальных скважин, применяемая до сих пор. Какие же особенности столь древней технологии позволяют использовать ее даже сегодня?
Ударное бурение - достоинства и недостатки
Главные достоинства ударного бурения - простота и надежность. В скважину сбрасывается тяжелое остроконечное буровое долото, закрепленное на металлическом тросе. Вертикальные возвратно-поступательные движения долота разрушают структуру рабочей поверхности, то есть породу в забое. Для усиления удара при проходке твердых пород используется утяжеляющая ударная штанга, которая соединяется непосредственно с буровым инструментом. Таки образом, метод становится более эффективным и универсальным, нежели сверление и вращение механизма, которые свойственны роторному бурению.
ударное бурение
тренога для бурения
Трос натягивается на буровой мачте с помощью электродвигателя. При подъеме бурового инструмента из забоя трос сматывается на барабан - это гораздо удобнее, чем разбирать и снова собирать бурильные штанги при роторном бурении, при котором осуществляется сверление пород.
При ударном бурении в сыпучих и оплывающих грунтах для укрепления стенок и защиты скважины от засыпания используются обсадные колонны.
Относительная малогабаритность буровой установки позволяет делать неглубокие скважины, в том числе скважины на воду, в труднодоступных или ограниченных по возможности размещения буровой техники местах. Мелкая скважина на воду способна дать небольшое количество воды, имеет нестабильный дебит, а вода требует обязательной очистки.
Недостаток ударно-канатного бурения – низкая скорость проходки. Так, сверление при роторном методе позволит дойти до водоносного слоя гораздо быстрее. Поэтому ударный способ применяют, если нужна скважина не глубже 250 метров. В истории известны случаи (в том же Китае), когда ударно-канатным методом бурили скважины глубиной до 1000 метров. Но на такую работу уходили десятилетия.
Недостатком также можно считать и то, что ударно-канатный метод пригоден только для вертикального бурения.
Виды ударно-канатного бурения
Бурение ударным способом вертикальных скважин делится на два типа:
- бурение с промывкой;
- сухое бурение.
Бурение с промывкой
Способ с промывкой используется чаще, он подходит для различных пород, включая базальт. Добавление воды в измельченную долотом породу образует шлам, который удаляется из скважины с помощью желонки (этот состав может использоваться в качестве компонента строительного материала). Желонка – это металлический забивной стакан с клапаном, который задерживает внутри сыпучие и неустойчивые породы. После удаления шлама процесс бурения можно продолжать.
Для ударно-канатного бурения твердых пород и бесперебойной работы оборудования требуется до 150 литров воды на 1 метр глубины. При бурении скважины диаметром 20 см извлекается около 200 литров шлама на каждые 3 метра.
Сухое бурение
В некоторых случаях допустимо только сухое бурение. Например, "мокрый" способ бурения не подходит для забора керна при геологических изысканиях. Керн получается низкого качества из-за смешивания породы с водой. Также вода мешает определению примесей, в то время как сухое бурение позволяет их выявлять.
При сухом ударно-канатном бурении скважины диаметром 20 см извлекается примерно 200 кг сухой породы на каждые 18 м глубины.
