Бурение инженерно-геологических скважин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный университет

Курсовой проект

По дисциплине: Буровые станки и бурение скважин

Тема проекта: «Бурение инженерно-геологических скважин»

студент Ланге И.Ю.

Руководитель проекта: доцент Блинов П.А.

Санкт-Петербург.2011 г.

Аннотация

В данном курсовом проекте представлены конструктивные особенности и технология бурения инженерно-геологических скважин. В соответствии с геологическими условиями исходного разреза горных пород, составлена и построена конструкция скважины. Определены тип и размер породоразрушающего инструмента, колонкового снаряда, а также рассчитаны основные параметры режима бурения: осевая нагрузка, частота вращения, расход бурового раствора. Рассмотрен и применен один из видов исследования скважины - отбор образцов с использованием обуривающего грунтоноса конструкции Томгипротранса. Проект относится к дисциплине «Буровые станки и бурение скважин».

In der vorliegenden Kursarbeit sind die konstruktiven Besonderheiten und die Technologie des Bohrens der Spalten von den Bohrwerkbдnken mit der beweglichen Drehvorrichtung vorgestellt. Entsprechend den geologischen Bedingungen des Ausgangsschnittes der Bergarten, ist die Konstruktion der Spalte gebildet und aufgebaut. Es sind der Typ und der Umfang gruntzuzerstцren des Instruments, des Geschosses bestimmt, sowie es sind die Hauptparameter des Regimes des Bohrens berechnet: die axiale Belastung, die Frequenz des Drehens, die Kosten der Bohrlцsung. Es ist eine der Arten der Forschung der Spalte - die Auswahl der Muster unter Ausnutzung den Werkzeug die Konstruktionen Tomgiprotransa betrachtet und verwendet. Die Arbeit verhдlt sich zur Disziplin "die Bohrwerkbдnke und das Bohren der Spalten».

Оглавление

Введение

Исходные данные

1. Разработка конструкции скважины

2. Технология и расчет параметров процесса бурения скважины

2.1 Выбор способа бурения

2.2 Инструмент для колонкового бурения. Выбор породоразрушающего инструмента

2.3 Расчет основных параметров режима бурения твердосплавными и алмазными коронками

2.4 Расчет давления нагнетания в буровых насосах

2.5 Определение мощности бурового станка

2.6 Расчет количества подвижных ветвей талевой системы

2.7 Средства повышения выхода керна: двойные колонковые трубы

3. Отбор образцов ненарушенного сложения при инженерно-геологическом бурении

3.1 Геологическая документация и отбор образцов из скважин

3.2 Вопросы информативности различных способов бурения инженерно-геологических скважин

3.3 Отбор монолитов

3.4 Классификация и типы грунтоносов, применяемых при инженерно-геологическом бурении

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Цель данного курсового проекта - это закрепление и углубление знаний, полученных при изучении курса «Буровые станки и бурение скважин», а также приобретение опыта проектирования буровых работ и решение инженерных задач, возникающих на различных этапах бурения скважин.

Для выполнения данного проекта был дан геологический разрез пород, в которых будет производиться бурение. В нем представлены породы различного происхождения и минерального состава, а соответственно и категорий по буримости, которые варьируют в пределах I - IX категории. В качестве водоносного горизонта можно рассматривать подземные воды, которые могут быть приурочены к горизонту песков с включением галечников. Производство инженерно-геологических работ, а именно отбор 10 проб горной породы, осуществляется на интервале от 0,5 до 20 м с использованием обуривающего грунтоноса Томгипротранса.

Исходные данные

В исходных данных приведена геологическая колонка горных пород, в которых будет производиться бурение, а также геолого-технические свойства данных пород. На основе этих данных, производятся дальнейшие расчеты, необходимые при бурении, которые будут указаны в следующих разделах курсовой работы.

Таблица №1. Геологическая колонка.

Название горной породы	Интервал залегания, м
Растительный слой	0-0,5
Глина вязкая	0,5-20
Песок с галечником	20-30
Глина с включениями валунов	30-60
Перидотиты	60-80
Порфириты	80-100
Гнейсы	100-105

Конечный диаметр скважины равен 59 мм.

бурение скважина геологический керн

Таблица №2. Геолого-технические свойства горных пород.

Название г.п.	Интервал залегания	Трещиноватость	Абразивность	Категория по буримости	Степень устойчивости	Характер поглощения	Твердость	Выход керна
Растительный слой	0-0,5	-	-	I	неустойчивы	частично	100	<60
Глина вязкая	0,5-20	-	-	II	неустойчивы	-	-	<60
Песок с галечником	20-30	-	-	III	Мало устойчивы	сильное	-	<60
Глина с включениями валунов	30-60	-	0,6	II	Средне устойчивы	-	2000	<60
Перидотиты	60-80	трещиноваты	1,1	VIII	Средне устойчивы	сильное	3000-4000	80-50
Порфириты	80-100	слабо трещиноваты	0,8	IX	устойчивы	частично	4000-5000	90-60
Гнейсы	100-105	монолитные	1,8	IX	устойчивы	-	4000-5000	100-70

1. Разработка конструкции скважины

Конструкцией скважины называется схема её устройства, в которой указывается начальный, промежуточные и конечный диаметр применяемого породоразрушающего инструмента, диаметры и длины обсадных колонн, глубина скважины, места и способы тампонирования.

Конструкция скважины зависит от: физико-механических свойств горных пород, слагающих геологический разрез; конечного диаметра скважины; глубины скважины; цели и способа бурения.

При выборе конструкции скважины определяющими факторами служат геологические условия и технические средства.

Диаметры скважины выбираются из условия обеспечения эффективного решения поставленной задачи (получение качественной пробы в необходимом количестве, проведение комплекса намеченных наблюдений, исследований и пр.).

При разведке твердых полезных ископаемых минимальный диаметр керна обуславливается необходимостью обеспечения надежной массы пробы, которая устанавливается с учетом требований к опробованию в зависимости от типа месторождения и распределения в полезном ископаемом ценного компонента.

Конечный диаметр гидрогеологической скважины определяется диаметром устанавливаемого в ней фильтра и габаритными размерами водоприемника, которые в свою очередь зависят от расчетной производительности скважины.

Выбор конструкции скважины начинают с конечного диаметра, причем стараются всегда выбрать наиболее простую, но вместе с тем надежную конструкцию, которая обеспечила бы бурение до проектной глубины без каких-либо осложнений.

Приняв конечный диаметр, намечают участки скважины для закрепления обсадными трубами. После определения количества колонн обсадных труб становится ясным, какого диаметра должна быть скважина при забуривании. Обсадные трубы необходимы для: а) закрепления устья скважины, придания ей первоначального направления и отвода выходящей из неё промывочной жидкости (направляющая); б) перекрытия неустойчивых и разрушенных пород с целью предупреждения их обвалов (кондуктор); в) перекрытия трещиноватых пород, зон тектонических разломов, горных выработок, пустот с целью прекращения потери промывочной жидкости (техническая). Колонны обсадных труб устанавливаются в скважине концентрично, и обычно каждая из них выводится на поверхность.

Описание конструкции скважины:

В интервале горных пород от 0-5 м, представленных растительным слоем и вязкой глиной, производится забуривание скважины коронкой диаметром 132 мм и установка обсадной трубы диаметром 127 мм. Отбор образцов ведется одинарной колонковой трубой. Затем осуществляется дальнейшее бурение скважины при помощи коронки с диаметром равным 112 мм и с установкой обсадных труб диаметром 108 мм до глубины 60 м, через такие горные породы как вязкая глина (0,5-20 м), песок с включениями галечника (20-30 м) и глины с включением валунов (30-60 м). Отбор образцов на данном интервале ведется с использованием одинарной колонковой трубы. В дальнейшем бурение осуществляется до забоя, без применения обсадных труб, коронкой с диаметром 59 мм. Отбор образцов осуществляется с использованием двойной колонковой трубы.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис №1. Конструкция скважины

2. Технология и расчет параметров процесса бурения скважины

2.1 Выбор способа бурения

Способ бурения необходимо выбирать в зависимости от свойств проходимых грунтов, назначения и глубины скважин, а также условий производства работ. При этом выбранный способ бурения должен обеспечивать удовлетворительное качество инженерно-геологической информации о грунтах и достаточно высокую производительность. При незначительных объемах бурения следует выбирать более универсальные способы, т.е. такие, которые обеспечивают бурение скважин в большинстве разновидностей грунтов.

Ручной ударно-вращательный способ, как правило, не рекомендуется к применению. Однако в некоторых случаях возможность его эффективного использования не исключается.

Роторный и ударно-канатный способы бурения сплошным забоем следует применять только при бурении гидрогеологических скважин. (не относится к твоей курсовой)

При выборе способов бурения рекомендуется руководствоваться указаниями таблицы, приведенной в используемой литературе [2].

Таблица №3.Рекомендуемые области применения различных способов бурения инженерно-геологических скважин.

Виды бурения	Способ бурения	Грунты, степень их обводненности	Глубина бурения, м	Тип скважины по назначению	Способ отбора монолитов
вращательный	колонковый	с промывкой водой	скальные (монолитные и слаботрещиноватые), обводненные и необводненные	во всем диапазоне глубин	разведочные, зондировочные, технические	отбираются одинарными колонковыми трубами
		с промывкой глинистым раствором	скальные (трещиноватые, крупнообломочные), глинистые, песчаные, обводненные и необводненные	то же	то же	отбираются двойными колонковыми трубами

В соответствии с конкретным геологическим разрезом, выданном по заданию, был выбран первый метод бурения скважины, указанный в таблице №3, а именно вращательное колонковое бурение с промывкой водой. При этом необходимо отметить, что выбор способа бурения основывался на том, какие горные породы слагают последний интервал бурения.

Важное место в деятельности изыскательных организаций должна занимать оценка эффективности применяемых способов бурения. Однако признаки этой оценки неодинаковы у различных исследователей. Ниже приведен перечень признаков по которым целесообразно оценивать эффективность бурения [2]:

1. Инженерно-геологическая информативность:

· точность фиксации положения контактов в геологическом разрезе и уровня грунтовых вод;

· возможность представительного описания геологического разреза (достаточное количество кернового материала);

· возможность качественного отбора монолитов;

· возможность качественного проведения опытных работ;

2. Производительность:

· механическая скорость бурения;

· производительность в смену;

3. Стоимость:

· цена 1 м бурения;

· себестоимость 1 м бурения;

4. Универсальность:

· по глубине бурения;

· по крепости пород;

· по диаметрам бурения;

5. Энергоемкость:

· абсолютная;

· отнесенная к 1м производительности бурения;

6. Металлоемкость:

· абсолютная;

· отнесенная к 1м производительности бурения;

Инженерно-геологическая информативность является важнейшим признаком, определяющим эффективность способа бурения. Бурение скважин на инженерных изысканиях осуществляется для установления геолого-литологического разреза и получения образцов ненарушенной структуры (монолитов) с целью определения физико-механических свойств грунтов.

Именно поэтому этот признак является решающим при оценке способа бурения.

2.2 Инструмент для колонкового бурения. Выбор породоразрушающего инструмента

В состав инструмента для колонкового бурения входят: породоразрушающие инструменты, колонковые трубы, переходники, шламовые трубы, бурильные трубы, сальники, вспомогательный инструмент и принадлежности.

Снаряд для колонкового бурения состоит из следующих элементов:

1. бурильные трубы;

2. переходник на колонковую трубу;

3. колонковая труба;

4. расширитель (при бурении алмазной коронкой);

5. коронка;

Между колонковой трубой и переходником находится центратор, который играет важную роль при подъеме керна на поверхность, а между бурильной трубой и переходником находится гидро - и пневмоударник.

Как уже было указано выше(ты об этом не говорил), в качестве породоразрушающего инструмента при колонковом бурении чаще всего используются твердосплавные или алмазные коронки. Рассмотрим использование твердосплавных и алмазных коронок, в качестве породоразрушающего инструмента, в отдельности.

Группы и область применения твердосплавных коронок.

Бурение твердосплавными коронками выполняется в рыхлых породах малой и средней твердостей, а также в твердых (V-VIII и частично IX категорий по буримости).

Различают 3 группы твердосплавных коронок:

· ребристые;

· резцовые;

· самозатачивающиеся;

В мягких и рыхлых породах I-IV категорий применяются ребристые коронки М1, М2,М5, М6, конструктивной особенностью которых является наличие ребер, приваренных к наружным боковым поверхностям короночного кольца. Наличие ребер обеспечивает увеличенный зазор между стенками скважины и колонковой трубой, что благоприятствует циркуляции промывочной жидкости и препятствует прихватам колонкового снаряда при вывалах неустойчивых пород со стенок скважины.

При бурении пород IV-VII категории применяются резцовые коронки СМ-3, СМ-4, СМ-5, СМ-6, СТ-2.(бурение этими коронками обуславливается трещиноватостью а не категорией)

А для бурения пород от VII до IX применяют самозатачивающиеся коронки СА-1, СА-4, СА-5, СА-6(опять же главный фактор абразивность). Для бурения пород средней твердости и твердых самозатачивающиеся коронки имеют игольчатые и подвесные резцы.

Типы и область применения алмазных коронок.

Алмазное бурение является одним из наиболее перспективных и высокопроизводительных способов проходки скважин в крепких и весьма крепких породах.

Различают 2 типа алмазных коронок:

· однослойные коронки;

· импрегнированные;

В однослойных коронках алмазы располагаются только на рабочей поверхности - по торцу и внешней и внутренней калибрующим поверхностям. Это такие коронки как 01А3Д20К20 (01А4, 04А3, 07А3, 14А3, А4ДП), 15А3СВ, 16А3СВ. Крупность применяемых алмазов в однослойных коронках равна 20-30 зерен/карат. Данные коронки применяют при бурении в малоабразивных породах средней твердости VII-IX категорий по буримости. В породах более твердых (X-XII категорий) применяются импрегнированные алмазные коронки. Их отличительная особенность состоит в том, что вся алмазосодержащая матрица насыщена очень мелкими алмазами крупностью 120-150 и 140-210 зерен/карат. Среди них различают коронки 02И3Г, 02И4Г, И4ДП, БС0207.

Трубы, применяющиеся при сооружении скважин, являются технологическим и вспомогательным инструментом. Колонковые, шламовые и бурильные трубы являются технологическим буровым инструментом, при помощи которого осуществляется непосредственно бурение скважины, обсадные трубы - вспомогательным инструментом.

Расширители. Предназначены для поддержания постоянства диаметра скважины и применяются при бурении с использованием в качестве породоразрушающего инструмента - алмазных коронок. Диаметры расширителей на 0,5 мм больше чем диаметры коронок. Чаще всего используется алмазный расширитель РС-46.

Обсадные и одинарные колонковые трубы. Трубы колонковые предназначены для приема керна, последующей транспортировки его на поверхность и поддержания нужного направления ствола скважины в процессе бурения. Соотношение диаметра одинарных колонковых труб и коронок, используемых при бурении, указаны в таблице №4.

Таблица №4. Диаметры применяемых одинарных колонковых труб и соответствующих им коронок.

Одинарная колонна бурильных труб	Диаметр, мм
	44	57	73	89	108	127	146
Коронка	46	59	76	93	112	132	151

*Исключение составляют коронки типа М, у которых диаметр колонковой трубы на один размер меньше.

Обсадные трубы служат для предотвращения обвалов стенок скважины в неустойчивых породах, перекрытия напорных и поглощающих горизонтов и для других целей.

Переходники. Переходники служат для соединения колонны бурильных труб с колонковыми и шламовыми трубами. В зависимости от типа элементов бурильных колонн переходники изготавливают нескольких типов:

1. для замковых труб - П1-55/108;

2. для ниппельных труб - ПО-54/127;

Бурильные трубы.

Бурильные трубы служат для спуска бурового снаряда в скважину, обеспечения промывки или продувки её забоя, передачи вращения породоразрушающему инструменту с поверхности от вращателя станка, передачи осевой нагрузки на забой скважины, подъема бурового снаряда из скважины, транспортировки керна, съемных керноприемников и ликвидации аварий.

В зависимости от материала, из которого изготовлены трубы различают:

1. стальные (сталь 40);

2. легкосплавные (из дюралюминиевого сплава);

По типу соединений бурильные трубы подразделяются на: а) трубы бурильные муфтовозамкового соединения; б) трубы бурильные ниппельного соединения; в) трубы бурильные, соединяемые непосредственно «труба в трубу».

На основе изложенного выше материала, в соответствии с исходными данными, выбирается весь необходимый инструмент для данного вида бурения.

Выбор инструмента для колонкового бурения в соответствии с заданием:

1. В качестве породоразрушающего инструмента, в зависимости от типа пород, в которых ведется бурение, были выбраны следующие виды твердосплавных и алмазных коронок:

· твердосплавные коронки: М6-93; СА4-76.

· алмазные коронки: 02И3Г-59; 02И4Г-59.

Параметры и область применения выбранных коронок представлены в таблице №5.

Таблица №5. Параметры и область применения алмазных и твердосплавных коронок.

Тип коронки	Диаметр мм, наружный/внутренний	Рациональная область применения
		Характеристика горных пород	Категории горных пород по буримости
М6-132 (112)	132/93 (112/73)	Мягкие неустойчивые породы с прослоями твердых пород	I-IV с прослоями V-VI.
02И3Г-59	59/42	Малоабразивные, очень крепкие, плотные, монолитные.	VIII-XII.
02И4Г-59

2. Для пород, в которых производилось бурение с использованием алмазных коронок, был выбран расширитель - РС-59,5.

3. В зависимости от диаметра выбранных коронок, были выбраны одиночные колонковые трубы с диаметрами 108, 89 и 57 мм (в соответствии с таблицей №4).

4. Так применяемые имеют замковое соединение, то в качестве переходника был выбран переходник типа П1.

5. В качестве бурильных труб были выбраны стальные универсальные бурильные трубы - ТБСУ, диаметром соответствующим условию: диаметр бурильных труб=0,8-0,9 диаметр коронки (при алмазном бурении).

Весь выбранный буровой инструмент представлен в таблице № 6.

Таблица №6. Инструмент, используемый для колонкового бурения.

Интервал бурения	Коронка	Расширитель	Колонковая труба	Переходник	Бурильные трубы
100-105	02И4Г-59	РС-59,5	ОКТ-57	П1-55/57	ТБСУ-55
100-80	02И3Г-59	РС-59,5	ОКТ-57	П1-55/57
80-60
60-30	М6-112	-	ОКТ-89	П1-55/89
30-20
20-0,5
	М6-132	-	ОКТ-108	П1-55/108
0,5-0

2.3 Расчет основных параметров режима бурения твердосплавными и алмазными коронками

Параметры режима бурения твердосплавными коронками.

Основные параметры:

1. осевая нагрузка (усилие подачи) ;

2. частота вращения ;

3. объемный расход жидкости ; Осевая нагрузка с увеличением твердости горных пород и по мере притупления резцов должна расти. Максимальное значение этого параметра определяется свойствами пород и техническими возможностями инструмента. При бурении трещиноватых пород и по контактам между слоями с различными механическими свойствами усилие рекомендуется снижать на 30-50%.

Осевая нагрузка высчитывается по формуле:

, даН

П=По*м

где - удельная нагрузка на 1 см основного резца диаметра коронки, даН; - число основных резцов, участвующих в разрушении пород на забое.

Значения удельной нагрузки приведены в соответствующих таблицах.

Обычно в производственных условиях величина усилия подачи колеблется в пределах 800-1200 даН, а с применением УТБ она может быть доведена до 2000-3000 даН, что существенно повышает эффективность работы коронок.

Частота вращения, с которой связана окружная скорость вращения коронки имеет не менее важное значение, а влияние этого фактора еще более сложно. Это связано с изменением времени контакта резцов с породой и величиной контактной поверхности их с породой по мере износа.

Частота вращения равна:

об/мин,

где - окружная скорость коронки, равная 0,2- 2 м/с; - средний диаметр коронки:

 м,

где и- наружный и внутренний диаметр коронки, м.

Расход бурового раствора необходимого для промывки скважины рассчитывается по формуле:

л/мин,

где К - удельный расход на 1 см диаметра коронки, определяется по таблице.

Расчет основный параметров режима бурения для твердосплавных коронок: М6-132, М6-112.

1. Коронка М6-132:

· осевая нагрузка:

даН

· частота вращения:

об/мин

м

· расход бурового раствора:

л/мин,

2. Коронка М6-112:

· осевая нагрузка:

даН

· частота вращения:

об/мин

м

· расход бурового раствора:

л/мин

Параметры режима бурения алмазными коронками:

Основные параметры:

1. осевая нагрузка (усилие подачи) ;

2. частота вращения ;

3. объемный расход жидкости ;

Осевая нагрузка на алмазную коронку , или усиление подачи коронки, определяет глубину внедрения и количество участвующих в разрушении породы резцов, а также интенсивность износа рабочих элементов коронки. В общем случае, с ростом осевой нагрузки все остальные параметры увеличиваются до определенного момента. Так как, осевая нагрузка имеет критические значения, зависящие от свойств пород и прочности алмазных резцов. При очень высокой осевой нагрузке ухудшается очистка забоя от шлама, увеличивается расход алмазов и мощность, затрачиваемая на бурение, а в конечном итоге уменьшается механическая скорость бурения и углубка на коронку. Поэтому осевую нагрузку следует подбирать, исходя из прочности и износостойкости алмазных резцов и твердости пород.

Осевая нагрузка рассчитывается по формуле:

,

где- удельная нагрузка на 1 площади торца алмазной коронки,.

Значения :

· 60-75 для пород VIII-IX группы;

· 75-90 для пород X группы;

· 90-120 для пород XI группы;

· 100-150 для пород XII группы;

Площадь коронки равна:

где - толщина матрицы: ,м; - ширина промывочных каналов равная 0,5 см; - количество промывочных каналов:

· 2 - диаметр коронки 46 мм;

· 4 - диаметр коронки 59-76 мм;

· 6 - диаметр коронки 93-112 мм;

Частота вращения коронки - не менее важный параметр режима бурения, так как от его величины зависит не только механическая скорость бурения, но и в значительной степени износостойкость коронок и расходов алмазов.

Высокие значения частоты вращения применяются обычно при бурении неглубоких скважин диаметром до 59 мм в твердых породах, достаточно монолитных и малоабразивных. При n<250 об/мин бурят весьма твердые кварцевые ожелезненные (яшмы, роговики), сильнотрещиноватые, весьма абразивные и неоднородные породы. Кроме того, частоту вращения снижают при увеличении глубины и диаметра скважины при бурении коронками оснащенными крупными алмазами (менее 5-8 шт/карат) и низком выходе керна. Практически частота вращения коронки может быть доведена до 1000-2000 об/мин без существенного снижения стойкости коронки. При высокой частоте вращения особенно рационально эксплуатировать импрегнированные коронки. При бурении сильноабразивных пород однослойными коронками увеличение частоты вращения приводит к снижению углубки на коронку. Однако следует отметить, что при n>250 об/мин появляются вибрации, что приводит к увеличению расхода алмазов.

Расчет частоты вращения ведется по формуле:

об/мин

Значения :

· 3 - 4 м/с - для пород VIII - IX категории;

· 2 - 3 м/с - для пород X - XI категории;

· 1,5 - 2 м/с - для пород XII категории;

· Подразделение по типу: импрегнированные и однослойные

Удаление продуктов разрушения, имеющее весьма существенное значение при бурении скважин алмазными коронками, может осуществляться промывочной жидкостью или воздухом. Наиболее распространенная промывочная жидкость - техническая вода. При бурении в породах, интенсивно поглощающих жидкость, вспучивающихся при насыщении водой, размываемых и обрушивающихся при увлажнении, используется глинистый раствор.

Режим промывки определяется расходом и напором жидкости, значения которых должны обеспечить необходимую интенсивность очистки забоя скважины от шлама, вынос его на поверхность и охлаждение коронки. При соблюдении этих условий можно получить максимальную механическую скорость бурения и минимальную величину затрачиваемой на забое мощности.

При недостаточно интенсивной промывке возникает зашламование скважины, что приводит к переизмельчению частиц шлама, увеличению износа алмазов и матрицы коронки, а также расходуемой жидкости на разрушение породы, снижению механической скорости бурения, самозаклиниванию керна и прихватам снаряда. Поэтому увеличение количества нагнетаемой в скважину жидкости до определенного значения ведет к росту механической скорости бурения, а затем вызывает её уменьшение.

Таким образом, при рациональном режиме промывки, критерием чего в конечном счете являются максимальная механическая скорость и минимальных расход алмазов, на забое в определенных условиях бурения должно находится некоторое количество шлама.

Расход промывочной жидкости вычисляется по формуле:

(),

где - наружный диаметр коронки, м;- наружный диаметр буровых труб, м;- коэффициент неравномерности потока, равный ;- скорость восходящего потока бурового раствора, равная 0,6-0,8 м/с.

Расчет параметров режима бурения для алмазных коронок 02И3Г-59 и 02И4Г-59:

1. Коронка 02И3Г-59:

· осевая нагрузка:

,

см

· частота вращения:

об/мин

м

· расход бурового раствора:

л/мин

2. Коронка 02И4Г-59:

· осевая нагрузка:

,

см

· частота вращения:

об/мин

м

· расход бурового раствора:

л/мин

2.4 Расчет давления нагнетания в буровых насосах

Давление на насос:

,

где - коэффициент запаса, равный ; - давление на преодоление гидравлических сопротивлений: - бурильных труб;- соединения бурильных труб; - в кольцевом пространстве;- в колонковой трубе и коронке.



где - скорость нисходящего потока, равная:

,

где - диаметр бурильных труб, м; - плотность бурового раствора, ; - эквивалентных диаметр каналопотока, равный , м; - длина бурильных труб, м; - эквивалентная длина бурильных труб, ; - безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений, зависящий от типа жидкости. Формула расчета для:

· воды:

,

где - гидравлическая шероховатость, равная:

- число Рейнольдса, равное:

,

где - кинематическая вязкость, равная .

, при

, при

, при

Число Рейнольдса равно:

,

где - эффективная вязкость, которая равна:

,

где - коэффициент структурной вязкости, равный ; - динамическое сопротивление сдвигу, равное.

где - коэффициент местного сопротивления, равный:

,

где - опытный коэффициент, равный 2 - для АБТН и 1,5 - для ТБСУ; - наименьший диаметр соединений, м; - число соединений, равное:

,

где - длина бурильных труб; - длина 1 трубы.

где - плотность раствора, обогащенного шламом, равная ; - скорость восходящего потока раствора, равная:

где , - диаметр скважины, м; - диаметр бурильных труб, м.

- коэффициент гидравлического сопротивления в кольцевом канале, равный:

· для воды:

· для глинистого раствора:

, при

, при

При расчете давления на насос, в качестве бурового раствора была взята техническая вода, так как породы, в которых производится бурение алмазными коронками, являются монолитными.(немного не корректно. Мы не берём раствор только для забоя, а просто рассчитываем для него. Поидее у тебя до этого должен быть глинистый, но его нт т.к. мы условно берем по забою)

Расчет давления

- 0,055, м;

;

= 0,055, м;

- 105, м;

;

,

Расчет давления

;

- 0,016 м (диаметр соединений замка);

Расчет давления

;

м;

Общее давление нагнетания на насос составляет:

В соответствии со справочной литературой, был выбран буровой насос: НБ-4 320/ 63, который обеспечивает необходимое давление нагнетания и расход промывочной жидкости.

Таблица №7.Техническая характеристика насосной установки НБ 4 320/63

Подача, л/мин	32, 55, 105, 125, 180, 320
Давление нагнетания, МПа	6,3; 6,3; 6,3; 6,3; 5,5; 3,0
Число плунжеров	3
Частота вращения коленвала, об/мин	95, 140, 260
Диаметр плунжера, мм	45, 80
Длина хода плунжера, мм	90
Двигатель привода насоса: тип мощность, кВт	А2-72-6 22
Диаметр шлангов, мм всасывающего нагнетательного	75 38
Габариты насоса, мм длина ширина высота	1315 1110 866
Масса насоса, кг	950

2.5 Определение мощности бурового станка

Мощность бурового агрегата рассчитывается по формуле:

кВт,

где - мощность, затрачиваемая на забое, кВт;- мощность, затрачиваемая на вращение бурильных труб, кВт;- мощность расхода трансмиссии и в других узлах бурового агрегата, кВт.

При бурении алмазной коронкой:

При бурении твердосплавной коронкой:

,

где - коэффициент трения коронки о горные породы, равный 0,3.

кВт,

где - мощность на холостое вращение, равная:

,

где - коэффициент, учитывающий влияние промывной жидкости, равный 1 - для воды (1,2 - для глинистого раствора); - коэфф., учитывающий трещиноватость, равный 1 - для монолитных пород, 2- для трещиноватых; - материал труб, для стальных труб -1, для легкосплавных - 0,75; - соединение труб, равный 1; - кривизну бурильных труб, равный 1; - радиальный зазор, равный:

,

где - диаметр скважины, м; - диаметр бурильных труб, м; - масса 1 м бурильных труб; - жесткость материала труб:

· Па - для стальных труб;

· Па - для легкосплавных труб;

- сила инерции, равная:

,

где - внутренний диаметр бурильных труб, м; - глубина скважины, м; - частота вращения. - мощность на вращение сжатой части, равная:

, кВт

, кВт

Расчет: кВт

кВт

кВт

=7,47 кг; =Па;

кВт

кВт

Итак, необходимая мощность бурового агрегата равна:

кВт,

Мощность двигателя, выбранного бурового агрегата равна 13 кВт, что достаточно для обеспечения необходимой мощности для бурения.

Таблица 8. Техническая характеристика буровой установки УКБ-3 200/300

Наименование показателей	Величина
1. Глубина бурения , м.
- с конечным диаметром бурения 93 мм.	200
- с конечным диаметром бурения 59 мм.	300
2. Диаметр бурильных труб, мм.	42, 50, 54
3. Угол бурения, град	90
4. Частота вращения шпинделя, об/мин.	110, 200, 355, 555, 815
5. Грузоподъемность лебёдки, т	2-3.2
6. Приводной двигатель станка	Электрический
Мощность кВт	13
7. Номинальная высота свечи, м	9,5
8. Скорость навивки каната на барабан	0,69; 1,25; 2,25; 3,5; 5,15
9. Длина мачты, м	14
10. Длина свечи, м	9,5

2.6 Расчет количества подвижных ветвей талевой системы

Количество подвижных ветвей талевой системы равно:

,

где - вес снаряда, кг, равный:

где - вес одного метра бурильных труб, кг; - длина скважины, м;- плотность бурового раствора, ; - плотность материала труб, для плотной стали - 7850; - КПД талевой системы, равный 0,8; - грузоподъемность лебедки, кг.

Расчет:

В качестве лебедки была выбрана буровая установка УКБ-3 200/300, грузоподъемность лебедки которой находится в пределах тонны.

Таким образом, при такой грузоподъемности, количество подвижных ветвей талевой системы при округлении полученного значения равно единице. И что отсюда следует?

2.7 Средства повышения выхода керна: двойные колонковые трубы

В качестве средства повышения выхода керна были выбраны двойные колонковые трубы. Двойные колонковые трубы предназначены в основном для повышения выхода (сохранности) керна и увеличения углубки за рейс в различных геолого-технических условиях. В двойных колонковых трубах внутренняя труба предохраняет поступающий в неё керн от разрушения, а наружная служит для передачи осевой нагрузки и крутящего момента на породоразрушающий инструмент. Основным отличием двойных колонковых труб друг от друга является возможность вращения внутренней колонковой трубы. По этому признаку они подразделяются на двойные колонковые трубы с вращающейся (ТДВ) или не вращающейся (ТДН) в процессе бурения внутренней трубой. Серия двойных колонковых труб были разработаны ВИТР ВПО «Союзгеотехника».

Трубы первого типа предназначены для бурения в монолитных слаботрещиноватых породах V-XII категорий по буримости с промывкой скважины только водой с использованием серийно выпускаемых алмазных и твердосплавных коронок. Эти трубы изготавливаются диаметром 59 и 76 мм с вращающейся и невращающейся внутренней трубой.

Трубы второго типа предназначены для бурения с промывкой водой и глинистым раствором слаботрещиноватых, трещиноватых и малоустойчивых горных пород VII-XII категорий по буримости.

Применяемые с ними алмазные коронки имеют специальную конструкцию с увеличением шириной матрицы и удлиненным стальным корпусом с внутренней резьбой.

Двойные колонковые трубы второго типа также выпускаются с невращающейся и вращающейся внутренними трубами.

Трубы третьего типа - колонковые снаряды с комбинированным соединением керноприемной трубы, которая вращается при бурении твердых пород и не вращается при бурении мягких. К этому типу труб относятся двойные эжекторные колонковые снаряды ЭКС.

Трубы четвертого типа с неподвижной внутренней трубой выпускаются одного размера. Эти трубы предназначены для бурения с промывкой глинистым раствором или водой разрушенных, легкоразмываемых и сильнотрещиноватых пород V-X категорий по буримости.

Трубы типа О разработаны четырех размеров с невращающейся внутренней трубой и предназначены для бурения в сложных геологических условиях по сильно разрушенным и перемежающимся по твердости горным породам VII-XII категорий по буримости с промывкой водой и глинистым раствором. Конструкции двойных колонковых труб этого типа обеспечивает частичную обратную призабойную циркуляцию промывочной жидкости благодаря меньшим гидравлическим сопротивлениям во внутренней трубе по отношению к затрубному пространству.

В соответствии с используемой литературой [1], в качестве способа улучшения выхода керна, была выбрана двойная колонковая труба ТДН-59-I, технические характеристики которой показаны в таблице № 9.

Таблица № 9.Технические характеристики двойной колонковой трубы.

Показатели	ТДН-59-I
Диаметр скважины, мм	59
Диаметр керна, мм	42
Общая длина трубы, мм	5930
Общая масса трубы, кг	48,0
Наружная труба: - наружный диаметр, мм - толщина стенки, мм - длина, мм	57 3,5 5685
Внутренняя труба: - наружный диаметр, мм - толщина стенки, мм - длина, мм	48 2 5470

3. Отбор образцов ненарушенного сложения при инженерно-геологическом бурении

3.1 Геологическая документация и отбор образцов из скважин

К числу наиболее важных задач проходки буровых скважин при инженерных изысканиях относятся изучение геологического разреза и определение физико-механических свойств грунтов.

Образцы, отбираемые для изучения геологического разреза, должны отображать все текстурные особенности грунта: последовательность в залегании слоев, мощность слоев и положение контактов; наличие включений, гнезд, примазок, тонких прослоев (особенно слабых грунтов); консистенцию и водоносность грунта и т.д. Основным методом изучения таких образцов в полевых условиях является визуальный. Материалом для изучения является извлекаемый из скважины керн, перемятые комки грунта, в отдельных случаях шлам.

Образцы (монолиты), отбираемые для изучения физико-механических свойств грунта, должны обеспечивать максимальное соответствие их свойств слоев, из которых эти образцы отбирают. Основным методом оценки монолитов является выполняемый с высокой точностью лабораторный анализ.

Для отбора образцов первого типа могут быть использованы все известные способы бурения скважин: вибрационный, ударно-канатный (кольцевым забоем), колонковый, шнековый, ручной ударно-вращательный. В качестве бурового инструмента применяют колонковые трубы, зонды, стаканы, шнеки и т.д. Диаметр скважины колеблется в широких пределах: от 35 до 219 мм и более. Ограничений проходки за рейс не устанавливается, за исключением тех случаев, когда получение достоверных данных о строении геологического разреза затруднено. Для отбора образцов второго типа (монолитов) применяют специальные устройства-грунтоносы. Размеры отбираемых монолитов, способы и режимы погружения грунтоносов строго регламентированы.

3.2 Вопросы информативности различных способов бурения инженерно-геологических скважин

При бурении скважин для геологической документации необходимо обеспечить максимальный выход и максимальную сохранность керна. Высокий процент выхода керна может быть получен в результате использования соответствующих способов бурения, специальных породоразрушающих инструментов и рациональной технологии бурения.

Инженерные изыскания в большинстве случаев требуют непрерывного отбора керна по всему интервалу бурения. Поэтому основным способом проходки скважин на изысканиях является бурение кольцевым забоем.

Основными показателями инженерно-геологической информативности способов бурения применительно к описанию геологического разреза являются точность и представительность.

Под точностью отражения геологического разреза понимается точность фиксации глубины залегания контактов слоев грунта при описании разреза по керну (шламу и т.д.), полученному при использовании какого-либо способа бурения по сравнению с эталонным (истинным) геологическим разрезом, полученным, например, по шурфу, естественному или искусственному обнажению и т.д. Таким образом, для оценки способа бурения по точности в обязательном порядке необходимо располагать эталонным геологическим разрезом и разрезом, полученным по керну при использовании данного способа.

Под представительностью понимается достаточно полное и точное описание по керну текстурных и структурных особенностей грунта. В качестве меры представительности может служить условная точность визуальной оценки природных свойств грунта в массиве по керну, полученному при бурении. В настоящее время методики оценки точности способов бурения инженерно-геологических скважин не существует.

Из всех способов проходки инженерно-геологических скважин наиболее высокой точностью обладает вибрационный способ. Это было определено на основании опытно-полевых исследований, выполненных Л. И. Куником. Ударно-канатный кольцевым забоем (забивной) и колонковый «всухую» способы по точности близки между собой, однако оба они уступают вибрационному. Несколько более низкие значения среднеквадратичных ошибок и показателя неполноты отражения разреза дают основание считать, что ударно-канатный способ более точен, чем колонковый. Медленновращательное и шнековое рейсовое бурение по точности существенно уступают ударно-канатному и колонковому. Более предпочтительным из них является медленновращательный способ. Шнековый поточный способ, даже при соблюдении всех необходимых требований к правилам геологической документации, обеспечивает весьма низкую точность отражения разреза.

Помимо того, что керн, извлекаемый при бурении инженерно-геологических скважин должен обеспечивать высокую точность фиксации контактов, он также должен иметь объем, достаточный для качественного (представительного) описания разреза.

Очевидно, что размер керна определяется его диаметром. Чем меньше диаметр керна, тем труднее дать соответствующее природному описание разреза, особенно в части отражения таких его особенностей как оценка количества гнезд, примазок, конкреций, включений крупнообломочного материала и т.д.

Каких-либо конкретных требований к диаметру инженерно-геологических скважин при их бурении для описания геологического разреза существующими нормативными документами не установлено. Имеются лишь косвенные указания. Так ГОСТ 12071-72 требует, чтобы диаметр монолитов, отбираемых для оценки физико-механических свойств грунта, был не менее 90 мм. Практикой изысканий установлено, что диаметр зондировочных скважин должен быть не менее 60 мм (при бурении переносимыми мотобурами), разведочных - не менее 108 мм.

Рассмотрим представительность керна применительно к наиболее распространенным на изысканиях диаметрам скважин 60-219 мм. Рассмотрение будет относится лишь к способам, обеспечивающим получение керна в виде столбика грунта (вибрационный, ударно-канатный кольцевым забоем, колонковый, шнековый кольцевым забоем).

Задача о представительности решалась проведением исследованием исследований на модели. Процесс решения сводился к следующему:

1. постановка задачи в соответствии с целями бурения;

2. выбор (построение модели);

3. решение задачи на модели;

4. инженерно-геологическая интерпретация;

Формулируем инженерно-геологическую задачу. Предположим, что какой-либо массив грунта содержит в себе включения, свойства которых резко отличаются от свойств вмещающих грунтов. Этими включениями могут быть крупнообломочный материал, конкреции, гнезда и т.д. Наличие включений в массиве характеризуется их содержанием (по объему), которое имеет случайное распределение. В процессе бурения это содержание оценивается по извлекаемому керну. Требуется определить, как влияет диаметр на оценку содержания. Так как содержание распределено в массиве случайно, то его количественной оценкой по керну будет среднеарифметическое значение, определенное по ряду частных значений для конкретного диаметра породоразрушающего инструмента. В качестве меры характеризующей возможный разброс индивидуальных значений, может служить среднеквадратичное отклонение.

Исходя из принципов лабораторного моделирования геологических объектов, сформулированных М.В. Гзовским, была разработана физическая модель массива грунта, представляющая собой мелкозернистый песок, содержащий определенное задаваемое количество гравия диаметром 5-7 мм. Смесь размещалась в лотке (0,80*0,50*0,45). Породоразрушающий инструмент моделировался кольцами диаметром 60, 89, 127 и 219 мм.

Задача эксперимента на модели сводилась к определению содержания гравия в песке по пробам грунта, взятым из колец, и последующему сопоставлению полученного содержания с истинным.

Эксперимент проводился следующим образом. В лоток с песком с заданной концентрацией гравия погружались кольца на глубину 0,2 м. Извлекаемый из кольца песок просеивался через сито с диаметром отверстий 2 мм, после чего измерялось количество гравия, содержащегося в кольце. По этому количеству вычислялось содержание гравия в единице объема песка. Таким образом, были получены индивидуальные значения содержания для кольца каждого диаметра при каждом конкретном погружении. После очередного погружения песок с гравием возвращался в лоток и тщательно перемешивался.

Было проведено три серии испытаний для всех четырех колец при содержании гравия, равном 0,12; 3,00 и 10,00%. Каждым кольцом в одной серии испытаний смесь из лотка отбиралась 50 раз. В результате было получено 12 выборок значений содержания гравия по 50 членов в каждой выборке.

После чего результаты обрабатывались и из полученных результатов были сделаны следующие выводы:

1. среднее значение содержания приближается к истинному по мере увеличения кольца, но не достигает его даже при диаметре 219 мм.

2. величина среднеквадратичной ошибки уменьшается при увеличении диаметра кольца;

3. истинное значение содержания во всех случаях находится в допустимых пределах;

4. коэффициент вариации уменьшается для всех случайных значений с увеличением диаметра кольца;

5. наиболее резкое изменение статистических показателей наблюдается при переходе от диаметра 60 мм к диаметру 89 мм;

Принцип подобия модели природному массиву позволяет интерпретировать полученные данные с точки зрения инженерной геологии. Керн диаметром 60 мм обладает низкой представительной способностью. Если принять в качестве надежной величины представительности значение 0,9, то минимальный диаметр, в основном обеспечивающий эту представительность, равен 89 мм. При малых содержаниях (1,5%) достигнуть высокой степени представительности можно лишь при диаметрах бурения свыше 219 мм. Таким образом, в инженерно-геологической практике при бурении песчаных грунтов диаметр скважин рекомендуется выбирать не менее 89 мм. Основные рекомендации по повышению точности и представительности состоят в следующее. Прежде всего, необходимо стремиться к максимально возможному увеличению длины рейса.

Среди применяемых способов бурения кольцевым забоем наилучшее качество инженерно-геологической документации обеспечивает вибрационный метод, этому свидетельствуют работы таких исследователей как В.М. Гуменского, М.Г. Ефремова и др. Поэтому при вибробурении какие-либо ограничения для проходки за рейс, времени вибрирования и т.д. практически не устанавливается.

Для повышения точности определения геологических данных при вибробурении необходимо выполнять следующие работы:

1. длительность вибрирования инструмента не должна превышать 2 мин при бурении в песчаных грунтах и 3-4 мин - в глинистых грунтах;

2. погружение зонда следует прекращать, если скорость бурения значительно снизилась по сравнению с первоначальной;

3. для бурения следует использовать зонды диаметром не менее 108 мм (исключение 89 мм); длина рейса не должна превышать: в обводненных песках и супесях 2 м; в суглинках и глинах 1-2 м; в полутвердых грунтах 0,3-0,5 м; при забуривании - 0,5 - 1м вне зависимости от грунтов и скорости бурения; следует прекращать бурение если скорость снизилась до 0,02 м/мин; Удовлетворительное качество керна обеспечивает и ударно-канатный способ бурения кольцевым забоем. Диаметр стаканов для этого способа не должен быть меньше 89 мм, длина рейса - меньше 0,5 м. Для бурения слабоустойчивых грунтов следует применять стаканы с клапанами. Особенно рекомендуется использовать разъемные стаканы, обеспечивающие возможность осмотра всей поверхности керна без его разрушения. При равных условиях применение в составе инструмента более тяжелых ударных штанг и забивных патронов обеспечивает лучшее качество получаемых образцов грунта.

При бурении колонковым способом «всухую» диаметр скважин не должен быть меньше 89 мм, длина рейса - меньше 0,7-0,8 м. При бурении с промывкой для повышения выхода керна необходимо уменьшать длину рейса, ограничивать расход промывочной жидкости, применять двойные колонковые трубы и бурить с внутренней циркуляцией промывочной жидкости.

Поскольку медленновращательное и шнековое способы бурения не обеспечивают нужной точности, но всё же, необходимо иметь ввиду, что применяя данные способы, нужно следить за правильностью рабочей документации скважины.

При всех способах бурения качество геологической документации можно значительно повысить, если в процессе проходки скважин использовать геофизические методы, полевые методы определения свойств грунта, фотографирование и осмотр стенок скважин и т.д.

3.3 Отбор монолитов

В изыскательной практике для отбора монолитов используют следующие способы погружения грунтоносов: забивной (многократными ударами и одним ударом), вдавливаемый, обуривающий, вибрационный и вращательный. Способ погружения грунтоносов во многом зависит от типа тех станков, которые применяются для бурения скважин.

Были проведены многочисленные исследования, которые позволили установить рациональную область применения грунтоносов и основные режимные параметры внедрения их в грунт. Внутренний диаметр грунтоносов для отбора монолитов грунтов должен быть не менее 94 мм при высоте не менее одного и более двух метров.

Обуривающие грунтоносы следует применять для отбора монолитов плотных и средней плотности песчаных грунтов, глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции, плотных заторфованных грунтов с корнями растений. Он должен быть оборудован невращающимся стаканом. Скорость вращения грунтоноса при отборе монолита не должна превышать 60 об/мин, осевая нагрузка на грунтонос - не более 100 кгс.

Монолиты глинистых грунтов полутвердой и тугопластичной консистенции отбирают с помощью тонкостенных цилиндрических грунтоносов с заостренными снаружи нижним краем, погружаемых способом вдавливания со скоростью не более 2м/мин. Монолиты рыхлых песчаных грунтов, глинистых грунтов мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенции, разложившихся торфов отбирают с помощью грунтоносов, погружаемых способом вдавливания со скоростью не более 0,5 м/мин.

Для отбора монолитов глинистых грунтов мягкопластичной консистенции используют грунтоносы с частично перекрываемым входным отверстием; рыхлых песчаных грунтов, глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенций, разложившихся торфов - грунтоносы с полностью перекрываемым входным отверстием.

Внутренний диаметр башмаков вдавливаемых, забивных, вибрационных и обуривающих грунтоносов должен быть на 1-3 мм меньше внутреннего диаметра корпуса или грунтоприемной гильзы. Вращательные грунтоносы (одинарные и двойные колонковые трубы) применяют для отбора монолитов из скальных, полускальных и мерзлых грунтов. В последнем случае должно сохраняться мерзлое состояние грунта. Отбор монолитов с помощью породоразрушающих инструментов, которыми углубляется скважина, не допускается.

3.4 Классификация и типы грунтоносов, применяемых при инженерно-геологическом бурении

Все существующие грунтоносы подразделяются:

1. по способу погружения: на вдавливаемые, забивные, вибрационные, обуривающие и вращательные;

2. по способу удержания монолита в грунтоносе: на грунтоносы без затворных устройств, с затворными устройствами и вакуумные грунтоносы;

3. по конструкции затворных (подрезающих) устройств в башмаке: грунтоносы с затворами проволочного, лепесткового, пружинного, ножевого, диафрагмового, секторного или эластичного типов;

4. по типу устройства, в которое поступает монолит: на грунтоносы без керноприемной гильзы, грунтоносы с неподвижной керноприемной гильзы и грунтоносы с подвижной керноприемной гильзой, передвигающейся вместе с монолитом внутрь грунтоноса;

5. по способу предохранения монолита от продольных деформаций: на грунтоносы без предохраняющих устройств и поршневые грунтоносы;

Помимо указанного, грунтоносы могут также подразделяться по способу сборки и разборки, способу извлечения монолита, способу удаления шлама с забоя и т.д. Кроме грунтоносов, предназначенных для отбора монолитов из забоя буровых скважин, имеется большая группа грунтоносов для отбора монолитов из стенок скважины, из горных выработок, дна водоема и т.д.

При использовании такой классификации необходимо различать два понятия: способ погружения грунтоноса и конструкцию грунтоноса по способу погружения. Обычно грунтоносы создаются для определенного способа погружения и имеют в связи с этим специфическую конструкцию, но есть грунтоносы, которые могут погружаться в грунт различными способами (ГК-3).

При забивном способе грунтонос погружается при помощи динамического (ударного) воздействия на него, среди которого различают два вида: одноударный и многократноударный. В первом случае грунтонос погружается на необходимую величину за один удар, во втором - через серию ударов.

При вибрационном способе грунтонос погружается в результате вибрации и действия веса вибропогружателя и бурильных труб. Различают чисто вибрационное погружение и виброударное погружение грунтоносов.

Сущность обуривающего способа отбора монолитов состоит в том, что при помощи башмака, оборудованного специальной фрезой, производится обуривание керна, который поступает в невращающуюся гильзу и трением о стенки либо затворным устройством удерживается в грунтоносе. Обуривающие грунтоносы подразделяются на две группы: в первой невращающаяся гильза опережает фрезу башмака, во второй, наоборот, фреза опережает невращающуюся гильзу. Разновидностью обуривающих грунтоносов являются грунтоносы, завинчиваемые в грунт.