Инженерно-геологическое бурение и статическое зондирование

АМИГЭ оперирует двумя специализированными судами для инженерно-геологического бурения и испытания грунтов в скважине: НИС «Бавенит» и НИС «Кимберлит». С этих судов на шельфе Российской Арктики к настоящему времени пробурено более 1270 инженерно-геологических скважин и скважин статического зондирования общей глубиной свыше 42490 м.

В 2010 г. предприятие приобрело понтон с буровым оборудованием Компакт Sonic для бурения в прибрежной зоне с глубинами воды от 0.5 до 7 метров.

Выбор технологии инженерно-геологического бурения с использованием перечисленных плавсредств определяется основной задачей этого вида работ – осуществить отбор образцов грунтов ненарушенной структуры до заданной глубины исследований, или – определить физические и механические свойства грунтов в их естественном залегании (in situ).

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ИНЖЕНЕРНО — ГЕОЛОГИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ
НИС «Бавенит»

Бурильная колонна

Бурильная колонна

 
Буровой комплекс оснащен гидроагрегатом, двумя лебедками с гидравлическим приводом с тяговыми усилиями 50 кН и 10 кН, двойным трубным зажимом, подвижным гидравлическим вращателем ВК-4000 и двумя буровыми насосами НБ-32.
Это оборудование позволяет осуществлять отбор образцов грунтов ненарушенной структуры во всех типах грунтов (от текучего до твердого), вибрационным, вращательным и вдавливаемыми способами.
 
 
 
 

Технология бурения и статического зондирования на НИС «Кимберлит»

буровой станок УРБ 3А3

буровой станок УРБ 3А3

Инженерно – геологическое бурение выполняется с использованием бурового станка УРБ 3А3.

ПГС – 132 (hydro corer)

ПГС – 132 (hydro corer)

Отбор образцов грунта ненарушенной структуры осуществлялись с использованием скважинных пробоотборников ПГС – 132 (hydro corer) опережающим забоем. До уровня дна опускается обсадная колонна диаметром 168 мм. Затем на бурильных трубах на забой опускается гидроударник с двойной колонковой трубой. В качестве рабочей жидкости на гидроударник подаётся забортная вода от бурового насоса под давлением от 10 до 40 Бар. Расход рабочей жидкости составляет от 50 до 250 литров в минуту. Давление и расход рабочей жидкости определяется состоянием донных грунтов. Скорость проходки составляет от 0.1 до 3 метра в минуту. При проходке неустойчивых пород после каждого рейса производится наращивание обсадной колонны на длину рейса, затем вновь опускается пробоотборник и цикл проходки повторяется. После каждого рейса пробоотборник извлекается из скважины на палубу судна и керноприемная труба освобождается от керна.

Технические характеристики ПГС -132 (погружной гидроударный снаряд):

Категория пород в которых осуществим отбор образцов грунта 1 – 4

Диаметр скважины 132 мм.

Диаметр керна 99 мм.

Выход керна 90 – 100%

Частота ударов 5 – 40 Гц.

Вращательное бурение скважин с отбором образцов грунта осуществляется керноприемными трубами диаметром 127мм, 108 мм и 89 мм. На забой скважины опускается керноприемная труба с кольцевой твердосплавной коронкой и кернорвателем в нижней части, нагрузка на инструмент осуществляется набором УБТ (утяжеленных бурильных труб) и изменяется, в зависимости от плотности грунтов, от 150 кг до 1000 кг. Вращение бурильной колонны с инструментом осуществляется вращателем бурового станка. Для очистки забоя от выбуренной породы применяется забортная вода, которая подается в скважину буровым насосом Скорость проходки от 0.2 до 1 метра в минуту. После каждого рейса керноприемная труба извлекается на палубу и из нее удаляется керн. Выход керна от 75 до 100 %.

Буровой инструмент опускается и извлекается из скважины с помощью буровой лебедки. Привод бурового станка осуществляется электродвигателем мощностью 50 кВт. Буровые насосы НБ- 32 имеют свой привод, также электродвигатели, мощностью 35 кВт каждый.

измерительный зонд C10CFP

измерительный зонд C10CFP

Статическое зондирование со дна выполняется специальной установкой голландского производства «Roson 40 KN» , колонна пенетрационных труб 36 мм и измерительным зондом C10CFP с модулем памяти.

Roson - 40N

Roson — 40N

Установка статического зондирования имеет следующие параметры:

— глубина применения по воде до 500 метров,

— усилие вдавливания и извлечения 40 кН,

— скорость погружения колонны в грунт 20 мм/секунду,

-скорость извлечения колонны из грунта 20 мм/секунду,

-тип привода – колесный электромеханический,

— потребляемая мощность – 17 кВт,

— масса на воздухе – 4044 кг.

— измерительный зонд СРТ с тремя параметрами (q-удельным сопротивлением под конусом зонда, f-удельным трением по боковой поверхности и dU –избыточным поровым давлением) и модулем памяти.

При движении измерительного зонда в грунте информация от измерительных датчиков в цифровом виде записывается в модуль памяти. Считывание информации производится каждую секунду.

Технология бурения с бурового понтона.

Буровой понтон с системом "АКВАЛОК"

Буровой понтон с системом «АКВАЛОК»

Отбор образцов грунта осуществляется запатентованной системой АКВАЛОК , которая позволяет проходить скважину сплошным забоем, после чего отбирается образец грунта ненарушенной структуры длиною 2 метра и диаметром 70 мм в породах до 5 категории. Погружение колонны производится буровым станком «Компактвибросоник» с помощью высокочастотных вибраций (180 Гц) интервалами по 2 метра. Максимальная глубина скважин 60 метров.

Технические характеристики:

система "АКВАЛОК"

Буровой станок «MastSonic»

Гидравлическая мощность 55 кВ.

Мощность вибраций 27 кВ.

Мощность вращателя 27 кВ.

Частота вибрации до 200 Гц.

Сила воздействия на грунт – 10 т.

Число оборотов от 0 до 200 об/мин.

Крутящий момент 4000 НМ.

Давление гидросистемы максимальное 210 бар.

ПБУ-2 – многоцелевая буровая установка.
В случае необходимости бурения инженерно-геологических скважин на суше АМИГЭ использует передвижную буровую установку ПБУ-2, установленную на шасси автомобиля КАМАЗ .

ПБУ-2 – многоцелевая буровая установка с подвижным вращателем, который имеет механический привод в сочетании с гидравлическим механизмом подачи и обеспечивает следующие параметры:

ПБУ-2 на базе а/м КАМАЗ

ПБУ-2 на базе а/м КАМАЗ

  • Ход подачи, м: 1,8. .
  • Усилие подачи, кгс: 3000.
  • Частота вращения шпинделя, об/мин: 28-430.
  • Крутящий момент, кгм: 500.
  • Грузоподъемность лебедки, кгс: 2600.

Бурение скважин осуществляется колонковым способом рейсами длиной по 0,3-0,5 м с продувкой сжатым воздухом от компрессора ПК8. При проходке скважин применяются колонковые трубы ø 112/108 мм, в качестве породоразрушающего инструмента используются твердосплавные коронки СА6-93.

Отбор проб и полевые лабораторные исследования

Инженерно-геологическое бурение всегда сопровождается документацией и опробованием керна сразу после его извлечения из керноприемника. Шаг и виды опробования определяются регламентирующими документами и конкретными программами работ.

Полевые лабораторные исследования выполняются как в морских, так ив сухопутных условиях. Они включают, как правило, определения природной влажности и плотности грунта, полевые экспресс-определения прочностных свойств грунтов с помощью микропенетрометра и микрокрыльчатки, определения сопротивления недренированному сдвигу лабораторной крыльчаткой.

Лабораторное оборудование

Полевое лабораторное оборудование: а – микропенетрометр; б – микрокрыльчатка; в – лабораторная крыльчатка