admin / 18.02.2020

Установки для шнекового бурения

Шнек буровой

Буровой шнек представляет собой трубу на наружной поверхности которой навита и приварена стальная спиральная реборда с шагом 0,6-0,95 диаметра шнека.

Шнек передает вращение на породоразрушающий инструмент и используется для подьема с забоя разрушеной породы.

В качестве породоразрушающего инструмента используют различные долота. Диаметр долота должен быть на 15-20 мм больше диаметра шнеков, это необходимо для уменьшения трения о стенки скважины. Реборда шнека служит только для транспортировки разрушенного грунта.

Бурение шнеками рационально применять в глинистих, песчанных, слабообводненных грунтах, средняя производительность за смену 25-50 метров.

Шнеки изготавливаются двух типов:

  • Без проходного отверстия
  • С проходным отверстием

Шнеки без проходного отверстия состоят из трубы и навитой на нее спирали, имеют быстроразъемное шестигранное соединение. На одном конце шнека имеется шестигранный хвостовик, на другом шестигранная муфта. При соединении шнеков в колону концы спиралей должны совпадать. В хвостовике и муфте предусмотрено отверстие под фиксирующий палец.

Шнеки с проходным отверстием имеют резьбовое соединение с крупной ленточной резьбой. Выпускают их диаметром 80, 100, 200 мм и т.д.

Диаметры

Длина, диаметр трубы, реборда и другие хар-ки в таблице:

Соединения шнеков

В зависимости от диаметра и типа шнека используются различные соединительные элементы:

Многофункциональные и простые в обслуживании шнековые буровые установки

Шнековая буровая установка представляет собой аппарат для бурения скважин и отверстий различной глубины, использующий в качестве рабочего оборудования винтовой инструмент – шнек (бурильную трубу с наваренной на нее стальной лентой в виде витка).

Особенности шнековой буровой установки

Шнековые буровые установки ценятся за многофункциональность, простое обслуживание, высокоскоростной проход скважин и малую себестоимость работ. Они особенно популярны среди коммунальников и стройорганизаций, занимающихся обустройством и ремонтом линий связи и электроснабжения.

Назначение

Установки шнекового бурения в основном предназначаются для сверления нетвердых пород (песчаники и песчано-гравийные) на среднюю глубину (до 50-ти – 120-ти метров) с последующим извлечением отработанного грунта на поверхность сухим шнеком либо комбинированными методами (с промывкой и продувом).

Они необходимы в следующих случаях:

  • При устройстве водозаборных скважин.
  • Для сверления отверстий под установку свай, фундаментов и т.п.
  • При прокладке коммуникаций в густонаселенных районах.
  • Для сейсмологической и геологической разведки.
  • В прокладке каналов для последующих взрывных работ.

Эти аппараты позволяют проводить бурение в любом направлении – вертикальном, наклонном, горизонтальном. При этом они нетребовательны к размерам рабочей площадки и условиям организации проводимых работ, так как не имеют дополнительного громоздкого оборудования.

ИНТЕРЕСНО! Бурение шнеками может проводиться без использования промывочных веществ и растворов. Скважины сразу получаются чистыми и не нуждаются в последующей сложной обработке, что особенно важно для строительства систем подачи хозяйственной и питьевой воды.

Конструкция

Шнековые буровые установки имеют подвижный вращатель с высоким крутящим моментом, который нужен для приложения более мощных усилий к разрушению породы при сверлении насухо, без смачивания. При этом ход подачи может достигать 15-ти метров, а сам рабочий инструмент имеет разные варианты исполнения:

  • Одинарный бур (ямобур), используемый в виде навески к мобильной колесной и гусеничной технике.
  • Составной из надстраиваемых шнеков, которые соединяются между собой посредством резьбового крепления либо с помощью специальных крепежных элементов фигурного сечения.

Кинематическая схема шнековой буровой установки


1 – мотор, 2 – коробка ротора мощности, 3 – карданный вал, 4 – редуктор, 5 – конические шестерни (неподвижный ротор), 6 – штанга, 7 – ротор, 9 – шнек, 10 – коронка, 11, 12 – лебедки.

Пласты грунта при шнековом сверлении разрушаются лопастным долотом, находящимся на конце шнека. Для бурения мягких пород применяется долото с лопастями, которые повернуты к разбиваемой плоскости на 30-600, а для более твердых гравийно-галечных пород – на 900.

ВНИМАНИЕ! Особенно ценятся так называемые полые шнеки, которые имеют свободный центральный канал. Через него подаются сжатый воздух и промывочные жидкости, уменьшающие трение, а также проводится спуск керноприемников, зондов и взрывчатки при бурении взрывной скважины.

Принцип работы

Вращение шнека с одновременным продвижением его вглубь отверстия лопасти рыхлят и разбивают породу, которая затем скользит по стальной спирали до поднятия ее на поверхность. Подъем отработанного грунта становится возможным благодаря гладкой поверхности шнека, уменьшающей трение о него по сравнению со стенками скважины.

Нормальная транспортировка грунта предполагает:

  • Частоту вращения, равную 150-ти – 200 об/мин, с максимальным значением 500 об/мин для шнека диаметром меньше 100 мм.
  • Заполнение пространства между витками шнека на 20-40%.
  • Достаточное охлаждение долота разбиваемым грунтом.
  • Проходку скважины со скоростью 100-300 метров за смену.

Шнековое бурение скважин

Одновременно с движением шнека также могут устанавливаться стенки скважины в виде обсадной стальной трубы либо тампонирования бетоном.

ВАЖНО! Отличительной чертой бурения с помощью шнека является его высокая скорость, которая достигается благодаря исключению операции перемалывания уже отбитых кусков грунта, а также цикличности и непрерывности процесса.

Типы шнековых буровых

Шнековый буровой инструмент устанавливается на различные виды установок, от компактных мини-аппаратов до самоходных маневренных спецмашин на колесном ходу и на гусеницах.

Ручные и легкие переносные установки

Буровые аппараты этого типа отличаются сравнительно малыми размерами и легким весом (до 250-ти кг), позволяющим переносить и устанавливать его вручную. Могут быть разной мощности и применяться для разных видов работ:

  1. Для механизации зимней рыбалки используются мотобуры весом до 15-ти кг, ручной подачей и возможностью сверления льда и грунта I-II категорий.
  2. Для строительных работ и бурения водяных скважин на грунтах I-III категорий, весящие до 80-ти кг и управляемые одним или двумя операторами.
  3. Установки общим весом до 250-ти кг блочной конструкции, с весом каждого блока не более 30-ти кг, применяемые для гидробурения и других буровых работ.

Линейки мини-моделей можно найти среди ручного бурового инструмента фирм Echo, Husqvarna и Iron Mole.

Легкие передвижные

Агрегаты этой группы включают модели весом до 1000 кг, которые могут перевозиться в виде груза на мобильных транспортных шасси и работать как с их платформы, так и с земли.

Малогабаритные шнековые буровые установки используются для работы на ограниченных территориях – в подвалах, гаражах и т.п. Бурят скважины практически для всех строительных, поисковых, исследовательских и водозаборных нужд, а также для устройства буронабивных свай.

Передвижные шнековые установки легкого типа дают следующие преимущества:

  • Транспортировку в любые труднодоступные места.
  • Быстрый монтаж-демонтаж на объекте.
  • Облегчение спускоподъемных операций благодаря наличию мачты.
  • Возможность работы в холод из-за наличия бурового здания на общем основании, чего нет у самоходных установок.

Фото легкой передвижной шнековой буровой установки ПБУ-2

Вариантами таких аппаратов могут стать установки ПБУ (ПБУ- 2, ПБУ-50 и др.).

Самоходные

Эти установки шнекового бурения устанавливаются на шасси колесного либо гусеничного типа и могут работать от их двигателей с управлением через гидросистему базовой машины. Удобны в условиях бездорожья, могут использоваться для бурения ям и скважин разведочного, строительного или водозаборного назначения.

Самоходные бурилки имеют следующие особенности:

  • Сверление отверстий более 100 метров глубиной.
  • Диаметры скважин до 600 мм.
  • Полностью гидрофицированное управление.
  • Подача бурового инструмента посредством гидроцилиндров.
  • Изменение движения вращателя через коробку передач.
  • Легкое управление с механизацией всех бурильных операций.

Фото самоходной шнековой буровой установки УКБ

Среди множества самоходных бурильных аппаратов можно назвать удобные и надежные установки отечественного производства: УКБ, УПБ, «Стерх», «Аллигатор» и другие.

Видео обзор шнековых буровых установок:

Чем отличается ГНБ от ННБ и ГШБ?

Технология бестраншейного прокладывания труб включает в себя множество методик, отличающихся технологией исполнения и используемым оборудованием. Но, самыми популярными являются метод ГНБ, ННБ и ГШБ, каждый из которых имеет свои особенности. Ниже будут рассмотрены преимущества и недостатки, каждого из них, а также чем отличается ГНБ от ННБ и ГШБ.

ГНБ и ННБ – в чем разница?

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ), является самым популярным методом, востребованным при возведении трубопроводов диаметром до 120 см в условиях уже имеющихся подземных коммуникаций, поверхностных сооружений и сложного грунта. ГНБ бурение в СПб осуществляется с помощью специальных установок, оснащенных гибкой штангой и головкой для бурения, позволяющих создавать ровные полости без отклонений от плоскости внутреннего профиля.

Преимуществами такого метода бурения являются:

  • сохранения ландшафта рабочего участка;
  • возможность работы с любыми типами труб на расстояния до десятков километров;
  • требует минимальных земляных работ;
  • доступная стоимость, рассчитываемая от расстояния магистрали и ее диаметра;
  • короткие сроки проведения работ;
  • отсутствие дополнительных расходов и привязки к сезонности;
  • исключение точечных нагрузок.

Технология горизонтально направленного бурения включает несколько этапов. На предварительной стадии проводят инженерные изыскания и разрабатывают проект. При проведении обследования определяют:

  • Физические свойства и структуру почвы на участке бурения.
  • Глубину залегания, режимы перепада уровня грунтовых вод с учетом сезона.
  • Наличие трасс других инженерных коммуникаций.

На предварительном этапе подземного горизонтального бурения также выполняют геодезическую съемку участка и составляют топографический план. Данные изысканий содержат информацию для разработки проекта.

При разработке проекта горизонтального бурения методом ГНБ решают вопросы выбора технических решений бурения, конструкции трубопровода, обеспечения экологической безопасности.

Далее осуществляют другие этапы технологии горизонтального бурения:

  • Поиск неучтенных коммуникаций на участке. Препятствия могут повредить бурильную головку и несколько изменить бурильный профиль.
  • Разбивку трассы. При значительной длине трубопровода трассу разбивают на отдельные участки.
  • Подготовительные работы. Оборудуют подъездные пути, доставляют и монтируют оборудование.
  • Бурение пилотной скважины. Устанавливают буровую головку, вводят ее в грунт. Завершает бурение горизонтальной скважины выход головки на поверхность в конце участка.
  • Расширение ее до расчетного диаметра. Развертку скважины делают при помощи расширительной головки.

Завершают работы устройства коммуникаций методом горизонтально направленного бурения контроль качества работ, уборка участка и передача исполнительных документов заказчику.

К недостаткам данного метода относится только невозможность проведения работ на участках с большим количеством строительного грунта, с высокой интенсивностью передвижения подземных вод и с вероятностью возникновения оползней.

В отличие от горизонтально-направленного бурения, ННБ (наклонно-направленное бурение) активно применяется в области добычи газа и нефти, горизонтальное бурение нефтяных скважин нецелесообразно, так как именно ННБ позволяет создавать скважины со сложным профилем внутреннего пространства. Сформированная по данной технологии полость может включать в себя интервалы как точно-вертикального характера, так и с видимым отклонением участков длиной в несколько километров, заданных программой. Особо актуальна технология наклонно-направленного бурения во время проведения многоствольного и кустового бурения, а также разведки на наличие газа или нефти.

Данный вид бестраншейной прокладки коммуникаций отличается рядом ценных преимуществ, среди которых особо стоит выделить следующие:

  • возможность формирования конечной точки скважины с отклонением, соответствующим наклону пласта;
  • увеличение продуктивности добычи нефти или газа;
  • обеспечение доступа к залежам, к которым отсутствует прямой подход;
  • возможность предотвращения аварийных ситуаций, путем создания глушащих скважин с безопасного расстояния;
  • организация кустового бурения в случае группировки устьев на ограниченной территории.

Но, кроме положительных сторон, у метода ННБ есть и отрицательная сторона – это невысокий темп реализации проектов, который связан с необходимостью частой проверки профиля скважин и сложности процесса бурения при внедрении в горные породы.

ГНБ и ГШБ – в чем разница?

Горизонтально-шнековое бурение (ГШБ) – технология, активно применяемая в промышленных зонах для сооружения разнообразных коммуникаций, в том числе и прокладки водопровода в грунте, цена которой будет отличаться демократичностью. В отличие от предыдущих методов, здесь бурение осуществляется стальным шнеком и вращающимся долотом, которые в процессе работы вырезают грунт и выводят его на поверхность.

Главная особенность данной технологии заключается в удалении отработанного грунта, так как он выводится со скважины без применения специальных растворов.

Главными преимуществами горизонтально-шнекового бурения, являются:

  • укрепление поверхностей скважин, благодаря сухому методу вывода отработанного грунта;
  • самая высокая скорость исполнения, даже при сложных условиях работы;
  • снижение вероятности обвалов скважины;
  • моментальное и качественное очищение канала от мусора;
  • высокая точность точек входа и выхода с сохранением заданного уклона.

Но, при всех преимущества у данного способа есть один выраженный недостаток – для бурения нужно рыть котлованы стартовой площадки и точки выхода. А, это требует не только наличия большой свободной площади, но и применения специальной техники. Выбор способа прокладки коммуникаций делается исходя из технической и экономической эффективности. Метод ГНБ имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с другими способами бестраншейного устройства подземных трасс.

Горизонтальное шнековое бурение: технология метода

Горизонтальное шнековое бурение (ГШБ) – это бестраншейный способ бурения, использующийся в стесненных условиях без возможности применения открытого способа прокладки скважины. Этот метод широко используется в различных отраслях промышленности и в гражданском строительстве.

Применение ГШБ

В современных городских условиях невозможно прокладывать и ремонтировать трубопроводы открытым траншейным способом, поэтому был разработан альтернативный метод – горизонтальное бурение. Это незаменимый способ бурения под железнодорожными путями, реками, под лесными массивами и т.п.

Разработка бестраншейного метода и введение высокотехнологичного оборудования позволило проводить большое количество сложных работ без вскрытия грунта, позволяя при этом минимизировать экономические расходы и время исполнения.

Горизонтальное бурение используется в следующих целях:

  • при прокладке и ремонте коммуникаций;
  • при строительстве и ремонте трубопроводов;
  • при ремонте канализационных систем;
  • при строительстве и ремонте систем теплоснабжения;
  • при сварке труб;
  • при монтаже водопроводов и канализации;
  • при санации трубопроводов.

Узнать подробнее о технологии бестраншейной прокладки труб можно . О разновидностях, особенностях и эксплутации установок ГНБ читайте .

Достоинства метода ГШБ

Шнековое бурение трубопроводов широко используется в наше время, ведь этот способ бурения позволяет быстро и качественно сделать всю работу без лишних затрат. Именно установки для горизонтального шнекового бурения позволяют выполнить сложные работы по прокладке скважин в городских и прочих стесненных условиях, при этом одновременно выполнив удаление породы и продавливание футляра, который стабилизирует скважину и предотвращает ее обвал.

Особенность подобных установок – наличие шнека, представляющего собой стальной сердечник со стержнем и стальной лентой, наваренной на сердечник под углом 35-60 градусов. В процессе работы разрушенные породы выводятся на поверхность при помощи шнека (по сути, это модернизированный винт Архимеда).

Преимущества горизонтального шнекового бурения:

  • сохранение поверхностного грунта, окружающей среды и инфраструктуры;
  • быстрая обработка грунта;
  • создание каналов разного диаметра и длины;
  • создание высокостабильной скважины;
  • предотвращение проседания грунта;
  • возможность работы с разными породами, даже насыпными и с металлическими отходами (кроме скал), при любых погодных условиях;
  • минимальные финансовые затраты.

Технология ГШБ

Технология горизонтально шнекового бурения отличается от других типов бурения методом удаления обработанной породы, который выводится из канала не жидкими веществами, а винтовой поверхностью шнека. К тому же, это позволяет самопроизвольно укрепить поверхность скважины.

В процессе бурения используется шнековое долото, имеющее спиральные и плоские лезвия. После установки устройства и начала буровых работ шнек начинает вращаться с поступательным усилием и постепенно размягчать грунт. Порода по мере разрушения выводится наружу и удаляется механическим путем.

Бурошнековое бурение относится к скоростным типам бурения, поэтому существует большое количество мобильных установок, позволяющих работать даже в самых невыгодных условиях.

Перед проведением всех работ составляется смета на горизонтально шнековое бурение, в которой учитывают все этапы процесса, условия и их стоимость.

Этапы бурения

1. Подготовка площадки и геодезическое обследование: исследование грунта, его характеристик и параметров;
2. Разработка стартового (рабочего) и приемного котлована. К каждому котловану предъявляются одинаковые требования по безопасности. Материалы, использующиеся для оборудования котлованов, могут использоваться многократно. Параметры котлована зависят от проекта;

Чтобы соорудить котлован необходимо выполнить ряд работ: установить шпунт, разработать грунт, установить ребра жесткости для повышения надежности ограждения, залить бетонный упор, подготовить основание (насыпать песок, щебень и геотекстиль), смонтировать железобетонные плиты, установить заднюю упорную стенку на всю ширину котлована.

3. Сборка и установка оборудования. Вначале устанавливают рамы буровой установкию При этом ось рамы должна совпадать с осью бурения. Для разных условий используется установка ГШБ определенного типа, модели и конструкции, нарпимер, установка горизонтального шнекового бурения bor it d72;

4. Бурение скважины.

Горизонтальное шнековое бурение предполагает использование управляемого и неуправляемого метода. Неуправляемый метод бурения заключается в одномоментном создании котлована и продавливании опорной трубы: вначале готовят трубу, внутри нее монтируют шнеки с буровой головкой, устанавливают рамы, шнеки соединяют с прессом и выставляют уровень бурения.

Управляемый метод бурения – это изготовление скважины в 2 или 3 этапа. 1 этап – пилотное бурение (бурение с использованием дистанционного контроля для регулирования уровня и угла бурения). 2 этап – расширение пилотного котлована с одновременным протаскиванием опорной трубы (расширительную ступень соединяют с пилотной штангой, монтируют шнеки и стальную трубу и продолжают бурение по созданному направлению). 3 этап используется при необходимости постепенного расширения пилотной скважины (вначале производят расширение канала с инструментами промежуточного диаметра, затем увеличивают скважину на рабочий диаметр).

Бурение всегда производится с использованием буровой смеси. Гидро шнековое бурение предохраняет скважину от обвалов, охлаждает буровые головки, очищает канал от обломков инструментов, снижает сопротивление грунта.

FILED UNDER : Статьи

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*