Ударно-канатное бурение применяется для бурения гидрогеологических, инженерно-геологических скважин, а также при разведке россыпных месторождений золота.
Ударно-канатным способом может осуществляться бурение с отбором либо без отбора керна. Его преимущество заключается в отсутствии бурового насоса, колонны бурильных труб, небольшой мощности приводного двигателя. Недостатком способа является небольшая глубина и низкая механическая скорость бурения. Бурение ударно-канатным способом ведётся в два этапа: вначале с помощью бурового снаряда (долото, ударная штанга, ножницы, канатный замок) производят разрушение пород забоя, нанося по нему удары, затем удаляют образовавшийся шлам из ствола скважины с помощью желонки.
В процессе бурения буровой снаряд, подвешенный на канате, периодически приподнимают на определённую высоту и сбрасывают на забой. После каждого удара снаряд поворачивается на определённый угол. Включаемый в снаряд инструмент - ножницы (раздвижная штанга) обеспечивают при его подъёме динамическую нагрузку (удар через ударную штангу) на породоразрушающий инструмент, направленный вверх. Это облегчает его отрыв от забоя, особенно в вязких породах. Желонка представляет собой полую трубу с обратным клапаном в нижнем торце. При желонировании ствола скважины находящийся в ней шлам попадает внутрь инструмента и удерживается в нём клапаном до извлечения желонки на поверхность. Желонка применяется не только для удаления выбуренной породы, но и для бурения в рыхлых породах.
Механическая скорость бурения зависит от: физико-механических свойств горных пород, диаметра скважины, массы бурового снаряда, высоты его подъёма над забоем, частоты ударов, степени зашламованности ствола, качества и конструкции породоразрушающего инструмента.
Долота для бескернового ударного бурения подразделяются на: плоские, двутавровые, округляющие, крестовые и пирамидальные. Долота применяют в зависимости от крепости пород:
- в валунно-галечных отложениях — пирамидальные;
- в твёрдых трещиноватых породах — крестовые;
- в твёрдых монолитных породах — округляющие;
- в вязких породах - двутавровые; в мягких и рыхлых - плоские.
Эффективность разрушения пород забоя зависит в числе прочих факторов от угла заострения лезвия долота.
Этот угол в градусах ориентировочно равен для пород:
- твёрдых — 100-140
- средней твёрдости — 90-100
- мягких — 60-80.
Степень разрушения горных пород зависит и от энергии единичного удара долота по забою, величина которой определяется массой снаряда и высотой падения.
Масса бурового снаряда в кг, приходящаяся на 1 см длины лезвия долота в породах различной твёрдости, должна находиться в следующих пределах:
- мягкие — 25-40
- средней твёрдости — 40-50
- твёрдые — 50-70
- весьма твёрдые — 70-80.
Высота подъёма бурового снаряда над забоем перед его сбрасыванием в зависимости от свойств горных пород находится в пределах 0,3-1,0 м. Частота ударов в минуту около 40-60. Угол поворота долота изменяется в пределах 20-50°. Чем твёрже порода, тем угол поворота меньше.
Канаты, применяющиеся при ударном бурении, должны иметь левое направление свивки, что предотвращает развинчивание резьбовых соединений бурового снаряда. Длина каната должна обеспечивать свободное падение долота на забой скважины. Излишняя длина каната при подъёме инструмента вызывает сильные рывки, что отрицательно сказывается на сроках службы оборудования и инструмента.
