Шнеки изготавливают двух типов: без проходного отверстия и с проходным отверстием. Шнеки без проходного отверстия, состоящие из трубы и навитой на нее спирали, имеют быстроразъемное шестигранное замковое соединение. На одном конце шнека имеется шестигранный хвостовик, а на другом — соответствующая шестигранная муфта. В хвостовике и муфте есть отверстия. Для соединения шнеков необходимо муфту одного шнека надеть на хвостовик другого так, чтобы совпали концы спиралей и отверстия под соединительный палец. Палец вставляют легким ударом молотка и стопорят пружинным фиксатором 5. Изготавливают шнеки с шестигранным соединением диаметром 135 150, 180, 200 и 300 мм и длиной от 1 до 2,5 м. Наиболее часто используют шнеки диаметром 135 мм и длиной 1,5 м.

Рис. 1. Шнек с шестигранным соединительным замком. Позиции даны в тексте.

Шнеки с проходным отверстием имеют резьбовые соединения с крупной ленточной резьбой. Выпускают их диаметром 80, 100 и 200 мм.

В качестве породоразрушающего инструмента используют различные долота. При шнековом бурении долото должно подавать срезанную породу с забоя скважины на ленту шнека. Диаметр долота для уменьшения трения колонны шнеков о стенки скважины принимают на 15…20 мм больше диаметра шнека. Для шнеков с шестигранным соединением выпускают долота диаметром 151, 165, 198, 215 и 320 мм, а для шнеков с резьбовыми соединениями — 90, 110 и 215 мм.

Мягкие и рыхлые породы бурят трехлопастными, ступенчатыми и спиральными долотами.

Трехлопастное долото состоит из литого корпуса с тремя лопастями, рабочие грани которых армированы пластинками твердого сплава ВК.-8. К одной из лопастей приварена спираль, переходящая при соединении долота с колонной шнеков в спираль шнека. Соединяется долото со шнеками с помощью шестигранного хвостовика с фиксатором и соединительного пальца. Для предотвращения интенсивного износа долота по диаметру боковую поверхность лопастей армируют подрезными резцами из твердого сплава.

В ступенчатом долоте со съемной лопастью режущая лопасть соединена с корпусом долота винтом. При износе лопасть долота заменяют, что позволяет многократно использовать корпус долота. Режущую часть лопасти армируют твердосплавными пластинками.

Спиральное долото представляет собой спиральный корпус, торец которого заострен под углом 120° и армирован твердосплавными пластинками. Корпус долота вставлен в паз шестигранного хвостовика/и приварен. Малая контактная площадь долота с забоем и спиральная форма позволяют увеличить скорость бурения.

Для бурения твердых пород разработана конструкция шарошечного долота со спиралью.

При необходимости получения качественных образцов породы из скважины применяют колонковые шнеки, имеющие керноприемное устройство и оснащенные буровыми коронками.

Рис. 2. Шнек с резьбовым соединением.

Рис. 3. Долота для шнекового бурения. Позиции даны в тексте.

Колонковый шнек — это труба с навитой спиралью. На одном конце трубы имеется наружная правая резьба для присоединения буровой коронки, а на другом — хвостовик для соединения со шнеками. Внутри трубы шнека помещена разрезанная вдоль оси керноприемная труба. После подъема шнека необходимо отвернуть ключом коронку в концах трубы, извлечь ее вместе с керном из трубы шнека. Разъединив трубу на две половины, извлекают керн.

Кроме колонкового и нескольких обычных шнеков, в комплект бурового снаряда, применяемого в установке УГБ-50М, включают специальные бурильные трубы диаметром 73 мм и длиной 3, 1,5 и 1,25 м, имеющие такое же замковое штыревое соединение, как и шнеки.

Рис. 4. Колонковый шнек с шестилопастной коронкой. Позиции даны в тексте.

Рис. 5. Породоразрушающий инструмент при медленновращатель-ном бурении:
о — спиральный бур: 1 — головка; 2 — корпус; 3 — лезвие; б — ложковый бур: головка; 2 — цилиндр; 3 — прорезь; 4 — лезвие.

Рис. 6. Аварийный штопор.

При спуско-подъемных операциях колонну шнеков удерживают на устье скважины специальной подкладной вилкой.

Для ликвидации аварий при шнековом бурении используют аварийный инструмент, применяемый при роторном и колонковом бурении (колокола, метчики и др.), а также специальный инструмент, например аварийный штопор.

Аварийный штопор — основной инструмент для извлечения из скважины шнеков при их обрыве и прихвате. Штопор, опускаемый в скважину на специальных бурильных трубах, навинчивают вручную при правом вращении на спираль шнека. Извлекают его лебедкой или механизмом вращателя установки.

При медленновращательном бурении, как ручном, так и с помощью буровых установок, используют два типа породоразрушающего инструмента — спиральные и ложковые буры.

Спиральный бур обычно применяют для бурения глинистых вязких пород. Лезвие бура закаливают или армируют твердым сплавом. Шаг спиральных витков зависит от буримых пород. В мягких породах используют спиральные буры с меньшим шагом.

При медленном вращении спиральный бур под давлением (до 700 кН) углубляется в породу забоя. Срезанная лезвием бура порода перемещается вверх, заполняя витки спирали и удерживаясь на них. На поверхность породу извлекают вместе с буром.

Изготавливают спиральные буры только цельнотянутыми из вязкой стали диаметром 47, 74, 108, 147 и 190 мм. Длина спиральных буров 0,5 … 0,8 м.

Ложковый бур используют при бурении мягких устойчивых-пород (глинистые пески, суглинки, песчаные глины, чистые влажные пески и др.). Это полый стальной цилиндр с продольной прорезью. Один край прорези заточен и может работать при вращении как лезвие, а другой несколько подогнут внутрь. Ширина прорези зависит от буримых пород. Для бурения сыпучих, несвязных пород ее делают меньше, чем для вязких. В верхней части ложкового бура имеется головка.

С конусной резьбой для соединения с бурильными трубами. Ложковому буру сообщают одновременно вращательное и поступательное движение, а разрушаемая при этом порода поступает внутрь бура. По окончании бурения бур поднимают на поверхность и через прорезь в корпусе извлекают породу.

Изготавливают ложковые буры из листовой стали или стальной трубы и затем приваривают к ним резьбовую головку. Режущие поверхности ложкового бура закаливают или армируют твердым сплавом. Диаметры ложковых буров 47, 79, 108 и 145 мм, а длина — 0,5… 0,8 м.

При ручном бурении спиральными и ложковыми бурами применяют бурильные трубы муфтово-замкового соединения диаметром 33,5 и 42 мм. Для работы с бурильными трубами применяют вертлюги, подкладные вилки, шарнирные ключи и шарнирные хомуты.

При вибрационном бурении в качестве породораз-рушающего инструмента используют виброзонды, грунтоносы и виброжелонки. Они позволяют не только проводить углубку скважины, но и отбирать образцы буримых пород.

Виброзонд — это цельнотянутая тонкостенная труба длиной 1 ….3 м, имеющая на нижнем конце заостренный башмак, а на верхнем — переходник для соединения с бурильными трубами. Конструкция башмака подбирается в зависимости от характера буримых пород, а диаметр его больше, чем у трубы. Угол скоса режущей кромки башмака 15…60°. Саму режущую кромку закаливают или наплавляют твердым сплавом. По всей длине трубы делают одну или две продольные прорези. Через них после извлечения виброзонда на поверхность можно наблюдать строение буримых пород. Эти же прорези служат для облегчения очистки зонда от породы после ее геологического описания. В устойчивых связных глинистых породах применяют виброзонды с одной прорезью с углом выреза 140… 160°. Такой вырез позволяет легко очищать зонд от породы. В менее устойчивых, но связных породах используют зонды с двумя вырезами, расположенными один против другого.

Рис. 7. Шарнирный хомут.

Рис. 8. Породоразрушающий инструмент при вибрационном бурении:
а — виброзонд: 1 — башмак; 2 — труба с окнами; 3 — коническая резьба под штанговый замок; б — грунтонос: 1 — башмак; 2 — разъемная труба; 3 — разъемный вкладыш для приема керна; 4 — клапан; 5 — переходник; в — виброжелонка: 1— башмак; 2 — клапан плоский; 3 — труба с окнами.

Для облегчения очистки виброзондов от породы используют разъемные грунтоносы. Они позволяют отбирать образцы пород с ненарушенной структурой. При извлечении грунтоноса из скважины порода удерживается в разъемной трубе благодаря созданному вакууму.

Слабосвязные (сыпучие и оплывающие) породы бурят виброжелонками, входное отверстие которых закрыто обратным клапаном. В верхней части виброжелонок есть отверстия для очистки их от породы.

При ударно-канатном бурении используют такой же буровой и вспомогательный инструмент, как и на установках УКС-22М и УКС-ЗОМ.

При необходимости отбора керна применяют буровой снаряд, позволяющий вести бурение кольцевым забоем. В качестве породоразрушающего инструмента в этом случае используют забивные стаканы, которые изготавливают из обсадных труб диаметром 73, 89, 108, 127, 146, 168, 219 и 273 мм. В нижней части стакана устанавливают башмак (рабочее кольцо) с упрочненной режущей кромкой. На верхней его части имеется резьбовой переходник для соединения с ударной штангой, входящей в буровой снаряд.