ГЕОМЕХАНИКА

Способы бурения скважин на воду

Наиболее распространенным методом разведки и эксплуатации подземных вод остается бурение скважин и колодцев. Выбор способа бурения определяют: степень гидрогеологической изученности района, цель работ, требуемая достоверность получаемой геолого-гидрогеологической информации, технико-экономические показатели рассматриваемого способа бурения, стоимость 1 м ³ добываемой воды, срок существования скважины. Зависит он также от характера водовмещающих пород и вод (напорные, уровень которых устанавливается выше глубины вскрытия, или безнапорные).

На выбор технологии бурения скважин влияют температура подземных вод, степень их минерализации и агрессивность по отношению к бетону (цементу) и железу.

В зависимости от целевого назначения и конкретных условий буровые скважины на воду сооружаются следующими

способами: вращательным с прямой и обратновсасывающей промывкой; вращательным с промывкой аэрированным рас твором, пеной; вращательным без промывки - шнековым и ковшовыми бурами и бескерновым способами.

В настоящее время наибольшее распространение получило вращательное бурение, производительность которого в 3- 5 раз выше производительности ударно-канатного. Его рекомендуется применять в районах с изученными гидрогеологическими условиями для вскрытия артезианских (напорных) вод. Но вращательное бурение с промывкой имеет весьма существенный недостаток - может вызвать закупорку пор и трещин водоносного горизонта, что требует дополнительных затрат времени и средств на возбуждение притока воды к скважине. Однако применение специальных растворов и новой технологии вскрытия водоносных горизонтов делает данный способ бурения скважин на воду наиболее эффективным.

В районах, недостаточно изученных в гидрогеологическом отношении, с низким пластовым давлением, где сложно организовать подачу воды к установкам вращательного бурения, или там, где последнее затруднено климатическими условиями (необходимостью утепления буровых), а также при бурении скважин с большим начальным диаметром (500 мм и более) применяется ударно-механическое бурение на воду. Преимущество этого способа в том, что вскрываемые водоносные горизонты не засоряются и не кольматируются циркулирующим по скважине промывочным раствором. Наблюдение за уровнем воды в скважине в процессе бурения позволяет своевременно обнаружить водоносный горизонт. Погрешность в установлении водоносного горизонта этим способом составляет ±0,5-1 м. При этом легко устанавливаются все вскрываемые водоносные горизонты, обеспечивается высокое качество опробования водоносного пласта. Ударно-механический способ позволяет получить большие дебиты, чем вращательный способ с промывкой глинистым раствором. К недостаткам способа можно отнести: большой расход обсадных труб (что объясняется малой величиной выхода последующей колонны из-под башмака предыдущей, обычно составляющей 25-30 м, а при специальных способах посадки труб - до 50-70 м); относительно малые глубины бурения; низкие техническую и коммерческую скорости бурения; высокую стоимость 1 м бурения; опасность уплотнения пород в зоне водоносного горизонта при неправильно выбранной технологии бурения, что может повлиять на снижение дебита скважины.

При сооружении скважин на воду с помощью ударно-канатного станка проводят следующие операции: разрушение породы на забое, очистку скважины от бурового шлама и крепление стенок скважин обсадными трубами. Они разделены во времени, к тому же производительное время работы долота на забое составляет небольшую долю от времени, затрачиваемого на проходку скважины. Этим объясняются более низкие технико-экономические показатели ударно-канатного бурения по сравнению с вращательным.

Ударно-канатным способом проходят скважины начальным диаметром 200-900 мм и глубиной 100-150 м.

Известны буровые установки, обеспечивающие проходку скважин роторным (с навесным вращателем) и ударным способами.

Представляют интерес работы по совмещению ударного бурения с обратновсасывающей промывкой, ударно-забивного - с обратной продувкой, а также ударно-вращательного - с системой связанных между собой пневмоударников для проходки скважин большого диаметра в скальных породах. Комбинированное бурение (ударно-канатным, шнековым и вращательным способами) обеспечивает более точное опробование водоносных горизонтов.

"Разведочное бурение" / А.Г. Калинин, О.В. Ошкордин, В.М. Питерский, Н.В. Соловьев, "Недра" М 2000

Вернуться в раздел "Статьи"...