Материал: Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

Рис. 2.15. Возможные конструкции водопоннзительных скважин, закреплен­ ных металлическими трубами:

а—в — одноколонные; г - и — двухколонны (в скобках даны размеры обточенных муфт)

колонн обсадных труб при ударно-канатном бурении принима­ ют в пределах 70—100 мм, а при вращательном бурении — 80— 100 мм (для диаметра труб до 700 мм) или 100— 150 мм (для диаметра труб более 700 мм).

Выход колонн обсадных труб, т. е. мàкcимaльнyю длину колонны одного диаметра, при различных способах бурения принимают в следующих пределах:

для ударно-канатного способа бурения в сухих,-связных и рыхлых грунтах — 25—30 мм, а в тех же грунтах, насыщенных

скважин диаметром более 345 мм, а также при частом чередо­ вании в разрезе прослоек связных, рыхлых, водоупорных и во­ доносных грунтов.

2.5.2. Бурение водопонизительных скважин

Водопонизительные скважины чаще всего бурят удариоканатным или роторным способами. При ударно-канатном спо­ собе разрушение забоя скважины осуществляется долотом бла­ годаря возвратно-поступательному движению бурового снаря­ да, которое передается от буровой установки канатом. Разру­ шенный грунт удаляют желонками.

Операции по бурению при ударно-канатном способе выпол­ няют в следующей последовательности: спуск на забой буро?

забоя» и «подъем бурового снаряда» отсутствуют.

Для эффективного разрушения грунтов массу бурового сна­ ряда подбирают таким образом, чтобы ее величина в килограм­

тов средней крепости 4—5.

Ударно-канатное бурение практически может быть приме­ нено почти во всех геологических условиях. Отсутствие про­ мывочной жидкости при бурении позволяет получить высокий дебит грунтовых вод из водопонизительных скважин без про­ ведения дополнительных работ. К недостаткам этого способа следует отнести большой расход обсадных труб, предназна­ ченных для крепления скважин.

Вращательный способ бурения заключается в разрушении грунтов грунторазрушающим инструментом в результате его непрерывного вращения с приложением осевой нагрузки. Р аз­

рушенный грунт удаляют из забоя путем принудительной цир­ куляции рабочего агента (промывочной жидкости или воздуха).

При роторном бурении вращение буровому снаряду переда­ ется ротором, расположенным на поверхности.

Буровой снаряд роторного бурения состоит из грунторазру­ шающего инструмента, утяжеленных бурильных и ведущей труб. На верхнем конце ведущей трубы навинчивают вертлюгсальник. Отдельные элементы бурового снаряда соединяют между собой с помощью резьбовых соединений. Для соедине­ ния элементов бурового снаряда, отличающихся по резьбе или диаметру, используют переводники.

При вращательном бурении для очистки забоя от частиц выбуренного грунта, охлаждения нагреваемого при работе грунторазрушающего инструмента, а также для обеспечения устойчивости стенок скважины применяют промывочную жид­ кость, которая циркулирует по замкнутому гидравлическое контуру.

В качестве промывочной жидкости используют глинистые растворы, специальные промывочные жидкости и техническую воду.

Существуют две схемы циркуляции промывочной жидко­ сти— прямая и обратная.

При прямой схеме промывки жидкость подается на забой насосом через вертлюг-сальник и буровой снаряд. Далее про­ мывочная жидкость, омывая забой и смешиваясь со шламом, выносит его по стволу скважины вверх. На поверхности жид­ кость, циркулируя ло желобам и отстойникам, высвобождает­ ся от шлама. Затем из приемной емкости осветленная промы­ вочная жидкость вновь захватывается насосом и через нагне­ тательный шланг подается к вертлюгу-сальнику.

Процесс бурения скважины вращательным способом с пря­ мой промывкой состоит из спуска бурового снаряда, механи­ ческого бурения, наращивания бурового снаряда, промывки скважины, подъема бурового снаряда и замены грунторазруша­ ющего инструмента (долота).

Оптимальный технологический режим бурения выбирают в зависимости от геологических свойств буримых грунтов, от ти­

скважины.

Основными регулирующими параметрами при вращатель­ ном бурении с прямой промывкой являются: осевое усилие на грунторазрушающий инструмент, частота вращения бурового

щения бурового снаряда в таких условиях колеблется в диапа­ зоне от 2,5 до 4,0 с^1, а расход промывочной жидкости может достигать 10 л/с.

В глинистых грунтах (глина, суглинок) бурят в основном трехшарошечными долотами при осевом усилии 1,5—2 кН на 1 см долота, частоте вращения бурового снаряда 2,5—4 с-1 й расходе промывочной жидкости до 8 л/с.

Вращательное (роторное) бурение с прямой промывкой обеспечивает высокие скорости бурения, однако необходи­ мость использовать при этом глинистый раствор связана с про­ ведением работ по разглинизации, которыене всегда обеспечи­ вают полное восстановление фильтрационных свойств грунтов, хотя и занимают до 30% общего времени сооружения скважи­ ны. Поэтому в последнее время для бурения водопонизитель­ ных скважин применяют установки вращательного бурения с обратной промывкой (всасывающее бурение), которые по срав­ нению с другими способами обладают следующими преимуще­ ствами: позволяют бурить скважины долотом одного диаметра до конечной глубины без крепления стенок обсадными труба­ ми; предотвращают глинизацию водоносного горизонта; поз­ воляют создать вокруг фильтра песчано-гравийную обсыпку значительной толщины; увеличивают механическую скорость бурения вследствие улучшения условий очистки забоя сква­ жины; сокращают время на проведение откачки.

При этом методе бурения движение промывочной жидкости осуществляется по следующей схеме. Вода из отстойника са­ мотеком поступает к забою скважины через кольцевой зазор между буровым снарядом и стенками скважины, а поднимает­