Бурение скважин станками типа лбу 50. Шнековое бурение скважин на дачном участке
Назначение
· бурение скважин различного назначения при выполнении строительных работ
· инженерные изыскания
· геологоразведка
· бурение гидрогеологических скважин
· бурение скважин водоснабжения
Установки обеспечивают
- вращательное шнековое и ударно-канатное бурение (с применением балансирного механизма со свободным сбросом снаряда) инженерных, гидрогеологических и технических скважин
- бурение скважин при сооружении свай и шпунтов (в том числе равнопроходными шнеками)
- проходку шурфов вращательным способом (рейсами) с использованием шнекового бура диаметром 850 мм
- вращательное колонковое и бескерновое бурение геологоразведочных, гидро- и инженерно-геологических, технических скважин с использованием промывочной жидкости
- вращательное колонковое «всухую» (без использования очистного агента)
- вращательное колонковое и бескерновое бурение скважин различного назначения с очисткой забоя потоком сжатого воздуха
- ударно-вращательное бурение скважин диаметром до 550 мм с применением погружных
пневмоударных машин (при условии комплектации соответствующим компрессорным оборудованием)
Серия буровых установок ЛБУ-50: ЛБУ-50-07;-08;-10 обладает высокими показателями технических характеристик и современными конструктивными решениями:
- диапазон частоты вращения 14-220 оборотов в минуту позволяет применять различный буровой инструмент, в том числе твердосплавные коронки, лопастные и шарошечные долота
- ход каретки увеличен - 3900 мм дает возможность использовать элементы низа бурильной колонны и бурильные трубы стандартной длины 3200 мм-3500 мм
- гидропривод бурового насоса или компрессоров позволяет плавно изменять их производительность
- в качестве дополнительного оборудования используется сварочный генератор ГСВ-500, предназначенный для выполнения вспомогательных работ
Для выравнивания установок перед началом работ предусмотрены гидравлические домкраты.
Для выполнения работ в темное время суток буровые установки оборудованы фарами, смонтированными на верхней траверсе мачты. Пульты управления расположены на раме и мачте. Для удобства управления бурением рабочее место оператора оборудовано съемной откидной площадкой.
Комплектация (по требованию)
- Буровой насос НБ-50
- Компрессор ПК-5.25 (2 шт.)
- Сварочный генератор ГСВ-500 для вспомогательных работ
- Два дополнительных гидродомкрата, монтируемых на раме в задней части установки
- Лебедка
- Балансир для ударно-канатного бурения (только на ЛБУ-50-05)
- Стол рабочий
- Стол зажимной (гидравлический) для обсадных труб
Буровые станки (БС) — самоходное либо стационарное оборудование, используемое для разработки скважин в нефтедобывающей промышленности, строительстве и водоснабжении. Существует 4 основных параметра, характеризирующих буровые станки — диаметр и глубина скважин, а также направленность (вертикальное/горизонтальное) и скорость бурения.
В данной статье представлены установки для бурения скважин. Мы рассмотрим их разновидности, устройство и технические характеристики, а приведем обзор наиболее распространенных моделей оборудования.
1 Какое применяют оборудование для бурения скважин?
Основной характеристикой, в соответствии с которой классифицируется оборудование для разработки скважин, является принцип работы. Выделяют 5 основных способов бурения:
- вращательное;
- шнековое;
- ударное;
- шарошечное;
- ударно-вращательное.
Рассмотрим каждый из способов, а также применяемое для его реализации оборудование, более подробно.
1.1 Станки вращательного (шнекового) бурения
Вращательное бурение осуществляется посредством разработки грунтовых масс вращающейся коронкой, которая с усилием подается вдоль оси скважины. Коронка состоит из нескольких режущих кромок — «перьев», которые контактируя с грунтом скалывают его, тем самым углубляясь вниз. Преимуществом данного способа является высокая скорость, недостатком — возможность применения лишь в почве средней и малой твердости. При работе в твердых грунтах коронка не срезает, а стирает почву, что приводит к ускоренному износу резцов. Существуют специальные алмазные колонки, однако ввиду высокой стоимости такого оборудования их применение распространено крайне слабой.
Рассмотрим устройство станка вращательного бурения на примере распространенной модели СБР-160, который способен разрабатывать скважины диаметром 160-200 мм на глубину до 25 м. Схема данной машины представлена на изображении.
Все самоходные машины вращательного бурения базируются на транспортной базе — гусеничной либо колесной. Модель СБР-160 обустроена на основе экскаватора Э-652А, в ней каждая из гусениц оснащена индивидуальным приводом, что значительно увеличивает проходимость машины.
Рабочий узел агрегата состоит из мачты, шнека и вращателя. Мачта представляет собой направляющую конструкцию, в которой смонтирован механизм подачи буровой колонны (шнека). Сам шнек может быть непрерывным либо секционным- пригодным к наращиванию.
Вращатель бурового станка — устройство, приводящее буровую колонну в действие. В СБР-160 вращатель состоит из асинхронного двигателя, патрона, муфты, редуктора и гидроцилиндра, посредством которого производится переключение скоростей. Технические характеристики данной модели предусматривают 4 скорости бурения — 250, 160, 125 и 80 об/мин.
Также в отечественной промышленности распространены следующие станки вращательного бурения:
- УРБ-2А — монтируется на шасси Урал-4320, ЗИЛ-131 либо АМАЗ-43114. Буровые станки серии УРБ-2А приводятся в действие непосредственно от двигателя базового транспорта, они комплектуются насосом типа НБ-50, компрессором для подачи бурового раствора КВ-10 либо 4ВУ1-5 (зависит от модели) и генератором БГ-16. Грузоподъемность штатной лебедки составляет 700 кг. Технические характеристики: диаметр бурения — до 190 мм, глубина — до 100 м;
- Атлас Копко DM-45 и DM-50 — агрегаты на гусеничном ходу, разрабатывают скважины диаметром 150-230 мм на глубину до 53 метров, способны развивать гидравлическое усилие на забой до 200 кН.
- СБР-160А и СБР-160Б — гусеничные станки, предназначенные для бурения горных пород с коэффициентом крепости 1-6. Диаметры бурения — 160, 180 и 200 мм. Модели отличаются между собой технической производительностью, у СБР-160А она составляет 60 м/ч, у СБР-160Б — 30 м/ч.
Среди оборудования от зарубежных производителей выделим станки вращательного бурения Sandvik, произведенные одноименным шведским концерном. В ассортименте компании представлены агрегаты для разработки скважин глубиной 27-45 м и диаметром до 311 мм.
1.2 Шнековое бурение скважин станками типа ЛБУ 50 (видео)
2 Станки ударного бурения
Установки для ударного бурения разрабатывают скважину посредством кратковременного воздействия на дно скважины специального инструмента, совершающего возвратно-поступательные движения. В зависимости от принципа работы все буровые станки данного типа делятся на 3 разновидности:
- Станки ударно-канатного бурения.
Их устройство не предполагает наличия осевого усилия при подаче рабочего инструмента — боек падает на дно скважины под своем весом. Такое оборудование имеет достаточно низкую производительность, но при этом она крайне эффективна при разработке хрупких горных пород.
Рабочий инструмент таких станков имеет вес 1-3 тонны, он подвешивается на лебедке и поднимается посредством кривошипно-шатунного механизма на высоту 1-2 метров над забоем. В процессе разработки на дно скважины заливается вода, размягчающая породу. Разрушенный грунт периодически удаляется с помощью желонки.
Установки для ударно-канатного бурения бывают как крупногабаритные на гусеничном (БС-3) либо колесном ходу (БЖ-6), так и компактные (сборного типа) для разработки скважин на воду. Общим недостатком всех агрегатов является низкая производительность, так как скорость свободного падения рабочего инструмента непосредственно зависит от силы земного притяжения и количество ударов невозможно увеличить выше отметки 50-60 шт/мин.
- Станки шарошечного бурения.
В таких агрегатах рабочим инструментом выступает шарошечное долото, осуществляющее дробяще-скалывающую разработку породы. Буровой колонне, на которой закреплено долото, сообщается не только возвратно-поступательное движение с большим усилием по отношению к дну забоя, но и вращательное движение.
Такие установки используются для бурения всех типов грунтов — от мягких до особо твердых (включая горные породы), они способы разрабатывать скважины диаметром 72-400 мм. Среди отечественного оборудования выделим станок СБШ-200 (глубина — 30 м, диаметр 190-243 мм) и станок СБШ-250 (глубина — 40 м, диаметр — 214-270 мм). При разработке карьеров чаще всего используется буровой станок БТС 150 на базе гусеничного трактора Т-10М.
- Станки ударно-вращательного бурения
Установки ударно-вращательного бурения отличаются от ударно-канатных и шарошечных агрегатов тем, что при разработке скважины их рабочий инструмент вращается не только в перерывах между ударами, а непрерывно. При этом забой углубляется за вхождения коронки в грунт в момент удара, а вращение обеспечивает очистку дна скважины от выработанной породы.
Основными признаками оборудования данного типа являются низкий крутящий момент и осевое усилие, при большой ударной нагрузке. Ударно-вращательное бурение демонстрирует максимальную производительность при работе на особо твердых и абразивных породах.
Среди техники отечественного производства наиболее распространенными установки серии СБУ-125, способные разрабатывать вертикальные и наклонные скважины диаметром до 125 мм на глубину до 22 метров. Все модели СБУ-125 обустроены на базе гусеничной углепогрузочной машины УП-3.
2.1 Станки колонкового бурения
Установки колонкового бурения чаще всего применяются при исследовательских и строительных работах. Основным их отличием от шнекового и ударного оборудования является то, что выработка грунта осуществляется не по всему периметру скважины, и лишь по радиусу колонкового снаряда, который представляет собой круглую трубу с наваренными на торец твердосплавными режущими зубьями.
При работе внутренняя полость колонкового снаряда заполняется вырезанным грунтом, после чего снаряд поднимается на поверхность и его содержимое извлекается. Такое принцип работы позволяет получать цельную породу, необходимую для проведения геодезических испытаний.
Также по колонковому принципу действуют все агрегаты для бурения отверстий в монолитных конструкциях из железобетона. Их рабочий инструмент оснащен специальными алмазными резцами, эффективно вскрывающими материал повышенной твердости.
Среди распространенного оборудования для разработки геологоразведочных скважин выделим станок СКБ-4100 (диаметр до 46 мм, глубина до 700 м) и Атлас Копко С5 (50 мм, до 1000 м).
Бурение скважин на воду это работа ответственная и требующая соответственного опыта и оборудования. Нужно учитывать множество нюансов самих работ и особенности почвы.
Также, важен правильный выбор технологии бурении. Одним из самых простых и, что самое главное дешевых будет шнековый метод. Он довольно популярен и позволяет быстро делать скважины.
Принцип работы шнекового метода
Этот метод относится к вращательным, и на самом деле довольно простая и доступная для самостоятельного использования. Один из популярных представителей – это обычный садовый ямобур. Еще один представитель ручных шнековых устройств – это ледоруб. Эти устройства всем знакомы и понятны.
Принцип технологии бурения шнеком заключен в постоянном вращении лопастей и подачи выработки на поверхность. В своей основе, шнеки для бурения скважин на воду состоят из:
- центральной трубы или буровой штанги, по всей длине которой спирально прикреплена стальная полоса;
- наконечника, который осуществляет врезку в грунт.
Наконечник режет и разрыхляет почву. А металлическая полоса выполняет функции транспортерной ленты, по которой из скважины подается выработанный в процессе бурения грунт.
Наконечник чаще всего делается съемным, так он может меняться в зависимости от типа почвы. Обычно применяются:
- трехлопастное долото;
- долото с двумя лопастями;
- лопастной бур.
В некоторых модификациях, наконечник делается несъемным.
Вообще, этот метод применяется в основном для изготовления неглубоких скважин. Однако при необходимости длина проходки может превышать 50 метров. Во время проведения работ не требуется поднимать оснастку. По ходу заглубления шнеки наращиваются дополнительными секциями.
Шнековое бурение
Особенности
Технология бурения шнеком используется в основном на сыпучих и рыхлых грунтах. Она обеспечивает высокую скорость проведения работ – за день можно пройти 100-200 метров, а это довольно хороший показатель.
При бурении, есть один нюанс – выбор шага витков ленты, должен рассчитываться таким образом, чтобы шлам (выработанный грунт) не занимал больше половины от объема межвиткового пространства. В идеале, выработка должна занимать около 30% этого объема.
Это нужно учитывать, т.к. за счет быстрого вращения, шнек и наконечник будут нагреваться. Скорость может составлять:
- при диаметре оснастки в 200 мм – скорость вращения 100-150 оборотов в минуту;
- при диаметре в 100 м – скорость вращения до 500 оборотов в минуту.
Таким образом, охлаждение шнека происходит за счет движения породы по лопастям. В некоторых модификациях предусмотрено и водяное охлаждение. Для этого, шнек для бурения скважин делается на основе полой трубы, по которой может подаваться жидкость для охлаждения.
Достоинства и недостатки
Как и другие методы бурения, у шнекового есть свои характерные плюсы и минусы.
Достоинства способа:
- простота;
- быстрота проведения работ;
- можно делать скважины большого диаметра, вплоть доя 150 см;
- есть возможность бурить глубокие отверстия;
- выработанный грунт поднимается непрерывно поднимается на поверхность, при этом не требуется вынимать оснастку;
- не требуется подача промывочной жидкости, как например, при роторной технологии;
- можно бурить в любом направлении, например под углом;
- широкий спектр применения, помимо питьевых скважин, установки применяются для разведывательных работ, установки столбов и свай и т.д.
Недостатки:
- подходит не для всех типов почв – лучше всего работает на рыхлых и мягких грунтах;
- не получится сделать глубокие отверстия.
Однако, один из главных недостатков – это невозможность использования на твердых почвах. К тому же, если во время работ шнек наткнется на большой камень – это может остановить процесс. Таким образом, шнековый метод уступает другим по универсальности, например, канатно-ударному, который может использоваться практически где угодно.
С другой стороны, простота оборудования и скорость проведения работ делают этот метод популярным. Особенно он востребован когда проводятся работ на малых глубинах.
Наконечник
Оборудование
Шнековые установки для бурения скважин разделяются на три типа:
- ручные;
- легкие передвижные;
- тяжелые передвижные.
Они предназначаются для разных задач однако работают по одному принципу.
Ручные установки
Основное достоинство таких моделей это легкий вес и компактность. Многие модели оснащаются мотором, что значительно облегчается процесс сверления отверстий в земле.
Основные характеристики ручных моделей:
- компактность;
- небольшой вес – максимальная масса установки достигает 200 кг, средняя же весит до 50-80 кг;
- используются для бурения питьевых скважин, а также других строительных работ.
Благодаря своей компактности, эти малогабаритные установки могут применяться в любых условиях. Также можно вести работы в помещениях, например в подвале.
Легкие самоходные установки
Это более мощные агрегаты, которые устанавливаются на базу грузовых автомобилей. Благодаря этому облегчается их транспортировка. Кроме того, они могут использовать шасси автомобиля в качестве платформы для бурения.
Особенности:
- вес установок может достигать 1 тонны;
- легкость передвижения;
- высокая производительность.
Естественно, такие агрегаты выигрывают ручных, однако это уже промышленное оборудование.
Тяжелые установки
Они также монтируются на базе шасси тяжелого грузового транспорта. Однако в отличие от легких, они представляют собой уже буровой комплекс, т.к. интегрированы с системами автомобиля.
Особенности:
- управление установкой с автомобиля;
- возможность бурения скважин больших диаметров и глубин;
- автономная работа – не требуется подключение дополнительного оборудования.
Таким образом, установки для этого типа бурения довольно широко представлены на строительном рынке. И позволяют выполнять разные типы работ, а также ориентированы на все группы потребителей – от домовладельцев до крупных промышленных предприятий.
Буровые установки ЛБУ
Одна из самых популярных передвижных установок для шнекового бурения это модель ЛБУ 50. Она ставится на шасси таких грузовых машин:
- КамАЗ;
- Урал.
Эти бурильные агрегаты отличаются высокой мощностью и надежностью. Они применяются как для изготовления питьевых скважин, так и для общестроительных и разведывательных работ.
Установка ЛБУ
Машина может осуществлять разные типы работ:
- шнековое бурение;
- ударно-канатное;
- с промывкой;
- с продувкой;
- колонковое.
Таким образом, она достаточно универсальна и может применяться на различных видах почв. Также, в процессе бурения станками типа лбу, можно устанавливаться обсадные трубы.
Основные характеристики:
- относится к классу самоходных установок;
- максимальный диаметр скважины – 850 мм;
- максимальная глубина проходки – 200 м;
- глубина бурения шнеками – 50 м.
В базовой комплектации установка оснащена всеми необходимыми элементами для проведения бурильных работ.
Установка СО-2
Это еще одна популярная промышленная модель. Шнековое бурение скважин станками типа со 2 применяется в основном для обустройства свай. Основой для установки служат подъемные краны, либо экскаваторы.
Основные характеристики модели:
- возможность расширять основание скважины;
- максимальная глубина бурения – 30 метров;
- максимальный диаметр – 60 см;
- тип бурения – шнековый.
Установка СО-2
Стоимость оборудования
Средняя цена бурильного оборудования может варьироваться от нескольких тысяч рублей до миллионов. Это обусловлено тем, что на рынке представлено множество моделей, ориентированных на разных потребителей.
Например:
- установка ЛБУ-50 – средняя стоимость в зависимости от базы и комплектации варьируется от 3-х до 4-х миллионов рублей;
- малогабаритные установки значительно дешевле. Например, модель УКБ-12/25 стоит около 200 тысяч, а ПМ-23 в районе 100 тысяч;
- комплекты для ручного бурения обойдутся еще дешевле – средняя стоимость будет в пределах 20-30 тысяч;
- простой шнековый бур можно приобрести за 2-3 тысячи.
Среди оборудования, наиболее популярен и разнообразен модельный ряд малогабаритных установок. Поскольку за сравнительно небольшие деньги покупатель получает полноценный бурильный агрегат.
Особенности работ
Эта технология имеет некоторые особенности:
- Самым эффективным способом проходки шнековым способом, считается бурение с оборудование оснащенным центральным каналом. В этом случае к резцу может подаваться воздух или специальный водяной раствор;
- Если требуется делать глубокие скважины, чаще всего совмещаются разные технологии проходки. Например, дополнительно используется ударно-канатное. Это обусловлено тем, что шнек не предназначен для прохождения твердых пластов, а так же валунов;
- стенки отверстия во время бурения очень уплотняются, поэтому, для скважин чаще всего характерен низкий дебет.
Таким образом, технология хоть и имеет некоторые недостатки, однако получила широкое распространение. Это обусловлено первую очередь быстротой и простой технологии – что незаменимо при проведении строительных работ. Также, она распространенная и среди домовладельцев, поскольку позволяет делать скважины без значительных финансовых затрат.
Видео
Буровая установка ЛБУ 50-02 выполняет следующие виды работ: вращательное шнековое и ударно-забивное бурение гидрогеологических и технических скважин в породах до IV категории по буримости; проходку шурфов в породах до IV категории по буримости вращательным способом (рейсами) с использованием шнекового бура; вращательное колонковое и бескерновое бурение геологоразведочных, гидро- и инженерно-геологических, технических скважин в породах до VII категории по буримости с использованием в качестве очистного агента воды и водных растворов; вращательное колонковое и бескерновое бурение скважин различного назначения с очисткой забоя потоком сжатого воздуха в породах до VII категории по буримости; ударно-вращательное колонковое и бескерновое бурение скважин различного назначения с применением гидроударных забойных машин в породах до VII (с прослоями - VIII) категорий по буримости; ударно-вращательное колонковое и бескерновое бурение скважин различного назначения с применением пневмоударных забойных машин в породах до VII (с прослоями VIII) категорий по буримости.Пульт управления установкой расположен слева по ходу транспортной базы. Для удобства управления и повышения безопасности оператора бурения его рабочее место оборудовано съемной откидной площадкой.По желанию заказчика установка может дополнительно комплектоваться сварочным генератором АДС-500, ГД-4002 или ГД-4004 для вспомогательных работ, двумя дополнительными гидродомкратами, монтируемыми на раме, прицепом для инструмента. Установка может оборудоваться двумя площадками для перевозки и складирования бурового инструмента и обсадных труб, имеющими грузоподъемность по 500 кг каждая.
