Безнасосное бурение осуществляется обычным колонковым набором для твердосплавного бурения со шламовой трубой, но в трубе имеются окна, а ниппель является седлом для шарового клапана. Непременным условием безнасосного бурения является наличие в скважине столба жидкости, уровень которого должен быть выше окон колонкового набора. Вращающийся при бурении снаряд периодически поднимают под забоем на 50—100 мм и сбрасывают обратно. При подъеме снаряда шаровой клапан перекрывает отверстие ниппеля, а керн в колонковой трубе, как поршень в цилиндре, создает разрежение. Промывочная жидкость из наружного кольцевого зазора устремляется внутрь колонковой, увлекая за собой и откладывая над керном шлам. В это время жидкость из бурильных труб вытекает через окна в скважину. При падении бурового снаряда с колонковым набором жидкость разбивается на два потока: один из колонковой трубы движется обратно в наружный кольцевой зазор и охлаждает коронку, другой идет вверх через канал ниппеля и выносит часть шлама через окна в скважину и шламовую трубу. Шаровой клапан в это время задерживается штифтом в верхнем положении. При вращении колонкового набора перемещающийся в зазорах шлам интенсивно втирается в стенки скважины и в керн. Это повышает выход керна и устойчивость стенок скважины, так как на них образуются тонкие плотные корочки, предотвращающие размыв и обрушение.

Рис. 1. Схема работы колонкового набора при безнасосном бурении:
а — подъем колонкового набора; б — спуск колонкового набора; 1 — колонковая труба с твердосплавной коронкой; 2 — переходник; 3 — ниппель; 4 — шаровой клапан; 5 — шламопроводящая труба; 6 — отверстие; 7 — штифт; 8 — бурильная труба

При бурении твердых пород применяются стандартные твердосплавные коронки в зависимости от свойств проходимых пород. В мягких и вспучивающихся породах применяют коронки с большим выходом резцов за боковую поверхность корпуса. Основные параметры режима безнасосиого бурения следующие.

Частота расхаживания бурового снаряда должна быть тем больше, чем больше на забое шлама и выше его плотность. Скорость расхаживания бурового снаряда должна приближаться к скорости свободного падения. Если требуется давать большее число качаний, чем 0,3 в 1 с, то на гидравлических станках расходку производят лебедкой, применяя ведущую штангу.

Высота подъема снаряда над забоем зависит от частоты расхаживания. Чем больше частота расхаживания, тем меньше высота подъема. Чем выше поднимается снаряд над забоем, тем больше воздействие коронки, поэтому для пород средней твердости высота подъема снаряда принимается до 100 мм, а для пород мягких 50—80 мм.

Нагрузка на коронку создается весом сбрасываемого снаряда и поэтому в мелкой скважине может быть недостаточной, а в глубокой — избыточной. Нагрузка зависит от диаметра коронки и твердости пород. Для твердых пород она принимается 2,5—5 кН, а для мягких пород 1,5—2,5 кН при диаметре твердосплавных коронок 93—132 мм.

Частоту вращения снаряда подбирают из расчета средней окружной скорости коронки в пределах 0,6—0,8 м/с (100— 180 об/мин для коронок диаметром 132—93 мм). Большие обороты применяют для твердых пород и коронок малых диаметров.