В зависимости от геологической особенности местности и глубины залегания подземных вод определяется способ бурения и подбирается буровая установка.
При выборе метода бурения следует учитывать цель работ, стоимость кубометра воды и планируемый период эксплуатации скважины. Также на процесс бурения в условиях Крайнего Севера оказывают влияние температура воды и степень ее минерализации.
Сегодня вращательное бурение нашло весьма широкое распространение. Оно осуществляется путем разрушения породы при одновременном промывании скважины водой или глинистым раствором, выносящими всю грязь на поверхность. Скорость бурения зависит от частоты вращения резцов колонки и глубины их вхождения в породу. Долото входит в скальный грунт под влиянием нагрузки, и скалывает ее под действием крутящего момента.
Бурение таким методом уменьшает временные затраты, повышает экономические характеристики и качество вскрытия горизонтов. Этот метод бурения обычно осуществляется в рыхлых и мягких грунтах до глубины 200-300 м большого диаметра (до 120 мм). При мелком ручном бурение скважин происходит штопорными сверлами и бурами, а при глубоком бурении в скальных грунтах – промывание скважины или продувка воздухом. В первом случае применяется промывочная жидкость, которая укрепляет стенки конструкции, очищает от буровой грязи забой и охлаждает оборудование.
Для бурения скальных пород используются буровые установки. Пневмоударник выбирается инструментом для бурения. Буровые работы с использованием этого инструмента отличаются высокой производительностью и эффективностью устранения шлама из забоя. Принцип его действия заключается в том, что на поршень оказывается давление посредством воздушно-капельной смеси или сжатого воздуха.
Стоит отметить, что пневмоударник не только осуществляет ударно-вращательные движения, но и обеспечивает охлаждение зоны забоя, тем самым сохраняя температурное равновесие в ходе работы в мерзлых породах. Бурение с пневмоударником выполняется в таких твердых породах, как известняк, гранит, сланец, песчаник и т.д. Этот способ применяется для бурения неглубоких скважин (до 100 м) диаметром до 100 мм.
Среди плюсов использования пневмоударника следует подчеркнуть большой период эксплуатации, повышенную производительность и износостойкость. Применение такого оборудования в процессе бурения в трещиноватых скальных грунтах позволяет избежать заклинивания инструмента.
При сооружении скважин с небольшим дебитом применяют специальную установку, оснащенную шнеками и буровой головкой. Она отличается износоустойчивостью, позволяя уменьшить временные затраты в несколько раз. С помощью шнека, представляющего собой трубу, которая обвита стальной лентой, порода разрушается и удаляется из скважины. Ход подачи при бурении ограничен 15 м.
Как правило, такое бурение производится на глубину до 50 м в глинистых и песчаных породах, в составе которых нет крупных включений. В порядке исключения бурение может осуществляться до глубины 120 м диаметром 70-100 мм. Угол при ведении буровых работ зависит от твердости грунта.
Шнековый способ отличается гораздо большей производительностью, чем другие методы бурения скважин. Эта технология имеет одну важную особенность: бурение винтовым шнеком возможно лишь в сухих и мягких грунтах. В случае если на глубине встречаются скальные породы – дальнейшее бурение не представляется возможным.