Способы бурения

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение.

При механическом бурениибуровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее.

Немеханические способы(гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.

Промышленное применение находят только способы механического бурения — ударное и вращательное.

2.3.1 Ударное бурение

Ударное бурение. Из его всех разновидностей наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение (Рисунок 2.7).

Буровой снаряд, который состоит из долота 1, ударной штанги 2, раздвижной штанги-ножниц 3 и канатного замка 4 , спускают в скважину на канате 5, который, огибая блок 6, оттяжной ролик 8 и наравляющий ролик 10, сматывается с барабана 11 бурового станка. Скорость спуска бурового снаряда регулируют тормозом 12. Блок 6 установлен на вершине мачты 18. Для гашения вибраций, возникающих при бурении, применяются амортизаторы 7.

Кривошип 14 при помощи шатуна 15 приводит в колебательное движение балансирную раму 9. При опускании рамы оттяжной ролик 8 натягивает канат и поднимает буровой снаряд над забоем. При подъеме рамы канат опускается, снаряд падает, и при ударе долота о породу последняя разрушается.

Рисунок 2.7 —Схема ударно-канатного бурения

По мере накопления на забое разрушеной породы (шлама) возникает необходимость в очистке скважины. Для этого с помощью барабана поднимают буровой снаряд из скважины и многократно спускают в нее желонку 13 на канате 17, сматываемом с барабана 16. В днище желонки имеется клапан. При погружении желонки в зашламленную жидкость клапан открывается и желонка заполняется этой смесью, при подъеме желонки клапан закрывается. Поднятую на поверхность зашламленную жидкость выливают в сборную емкость. Для полной очистки скважины приходится спускать желонку несколько раз подряд.

После очистки забоя в скважину опускают буровой снаряд, и процесс бурения продолжается.

При ударном бурении скважина, как правило, не заполнена жидкостью. Поэтому, во избежание обрушения породы с ее стенок, спускают обсадную колонну, состоящую из металлических обсадных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колону продвигают к забою и периодически удлиняют (наращивают) на одну трубу.

Ударный способ более 50 лет не применяется на нефтегазовых промыслах России. Однако в разведочном бурении на россыпных месторождениях, при инженерно-геологических изысканиях, бурении скважин на воду и т.п. находит свое применение.

2.3.2 Вращательное бурение скважин

При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием нагрузки долото внедряется в породу, а под влиянием крутящего момента скалывает ее.

Существует две разновидности вращательного бурения — роторный и с забойными двигателями.

При роторном бурении(Рисунок 2.8) мощность от двигателей 9 передается через лебедку 8 к ротору 16 — специальному вращательному механизму, установленному над устьем скважины в центре вышки. Ротор вращает бурильную колонну и привинченное к ней долото 1. Бурильная колонна состоит из ведущей трубы 15 и привинченных к ней с помощью специального переводника 6 бурильных труб 5.

Следовательно, при роторном бурении углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении с забойным двигателем — невращающейся бурильной колонны. Характерной особенностью вращательного бурения является промывка

При бурении с забойным двигателемдолото 1 привинчено к валу, а бурильная колонна — к корпусу двигателя 2. При работе двигателя вращается его вал с долотом, а бурильная колонна воспринимает реактивный момент вращения корпуса двигателя, который гасится невращающимся ротором (в ротор устанавливают специальную заглушку).

Буровой насос 20, приводящийся в работу от двигателя 21, нагнетает буровой раствор по манифольду (трубопроводу высокого давления) 19 в стояк — трубу 17, вертикально установленную в правом углу вышки, далее в гибкий буровой шланг (рукав) 14, вертлюг 10 и в бурильную колонну. Дойдя до долота, промывочная жидкость проходит через имеющиеся в нем отверстия и по кольцевому пространству между стенкой скважины и бурильной колонной поднимается на поверхность. Здесь в системе емкостей 18 и очистительных механизмах (на рисунке не показаны) буровой раствор очищается от выбуренной породы, затем поступает в приемные емкости 22 буровых насосов и вновь закачивается в скважину.

В настоящее время применяют три вида забойных двигателей — турбобур, винтовой двигатель и электробур (последний применяют крайне редко).

При бурении с турбобуром или винтовым двигателем гидравлическая энергия потока бурового раствора, двигающегося вниз по бурильной колонне, преобразуется в механическую на валу забойного двигателя, с которым соединено долото.

При бурении с электробуром электрическая энергия подается по кабелю, секции которого смонтированы внутри бурильной колонны и преобразуется электродвигателем в механическую энергию на валу, которая непосредственно передается долоту.

Рисунок 2.8 — Схема вращательного бурения

ИА Neftegaz.RU. Буровая установка — один из видов нефтегазового оборудования. Является комплексом оборудования и буровых сооружений, предназначенных для бурения нефтегазовых скважин.

Буровые установки для разработки и разведки нефтяных и газовых месторождений в общем виде включают в себя:

• Спускоподъемное оборудование (кронблок, лебедка, крюкоблок);
• Циркуляционное оборудование (буровые насосы, вертлюги, емкости, манифольды);
• Буровые сооружения (буровые вышки, мостики, основания вышки, стеллажи);
• Противовыбросное оборудование;
• Оборудование для приготовления буровых растворов (шламовые насосы, гидроворонки, гидромешалки);
• Силовое оборудования для привода лебедки, буровых насосов, ротора (дизельные двигатели, электрические двигатели).

Все буровые установки комплектуются приводом главных механизмов (дизельный с механической трансмиссией или электрический с цифровой системой плавного регулирования)

В некоторых случаях возможна комплектация независимым приводом ротора

Кинетическая основа буровой установки — подъемный механизм
Подъемный механизм запускается при возникновении динамической нагрузки.
Динамические нагрузки возникают при спускоподъемных операциях вследствие действия ускорения или замедления, а также упругих колебаний, создаваемых во время переходных процессов.

В качестве источников динамических нагрузок выступают толчки и удары, возникающие при подхвате колонны труб и переходах талевого каната на последующий слой навивки.

Динамической нагрузке также могут способствовать зазоры и монтажные смещения в сочленениях узлов и деталей подъемного механизма и его привода.

Применение буровых установок

Буровые установки применяются:

1. Для бурения неглубоких скважин (до 25м) и скважин небольшого диаметра(76-219 мм) при сейсморазведке.
2. Для бурения скважин средней глубины (до 600м) — структурных и поисковых скважин на твердые полезные ископаемые
3. Для бурения глубоких скважин (до 6000м). Добыча нефти и газа, а так же для разведки новых нефтяных и газовых месторождений.
4. Сверхглубокое бурение скважин (до 15000м) для добычи нефти и газа и разработки новых месторождений.
5. Бурение скважин на воду.
6. Капитальный ремонт нефтегазовых скважин.
7. Испытания скважин на нефть и газ.

По функциональному назначению буровые установки делятся на:

1. установки для инженерно-геологических изысканий
2. установки для добычи воды, работ по водопонижению и геотермальному теплоснабжению, для различных гидрогеологических работ
3. установки для строительных работ (бурение под свайные и микросвайные основания, для установки анкеров)
4. установки для геологоразведочных работ
5. установки для сейсморазведочных работ
6. установки для сооружения опор ЛЭП

Конструкция буровых установок

Исполнительные органы (главные) — лебедка, ротор, вышка, талевая система, вертлюг, буровой насос, циркуляционная система.

Энергетические органы — дизельные двигатели, электродвигатели, приводы, силовая гидросистема, пневмо-гидросистема

Вспомогательные органы -механизмы передвижения, вспомогательная лебедка, металлоконструкции, системы освещения, системы водоснабжения, системы отопления, системы вентиляции и др.

Органы информации — контроль параметров бурения

Органы управления

Буровая вышка

Буровая вышка — это ключевой узел в оборудовании буровых установок. Выполняет следующие функции:

1. Поддержание бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой.
2. Спуско-подъемные опреации с обсадными и бурильными трубами

3. Размещение талевой системы и средств механизации спускоподъёмных операций, в частности механизмов АСП, КМСП или платформы верхового рабочего, устройства экстренной эвакуации верхового рабочего, системы верхнего привода и вспомогательного оборудования.

1. Размещение бурильных труб

Классификация буровых вышек

Буровые вышки классифицируются:

По назначению — для капитального ремонта скважин и соответствующих агрегатов, для морских буровых установок, для передвижных буровых установок, для стационарных буровых установок.

По конструкции — мачтовые, башенные.

Буровые лафеты

Буровые лафеты — навесное буровое оборудование. Составляющая буровых установок. Лафеты устанавливают на экскаваторы и гидравлические экскаваторы. Общая масса — от 10 тонн. Буровой лафет обычно состоит из ходового механизма с гусеничным двигателем встроенного гидравлического механизма для тяги (подачи вперед) и бурового функционирования.

Навесные буровые лафеты применяют при работах по частичному упрочнению грунтов, бурении пневмоударником, или при отборе керна, а так же для бурения скважин под сваи, для сооружения скважин на воду и для анкерного бурения.

Роторы

Роторы предназначены для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных труб при бурении скважин.

Лебедки — основной механизм спускоподъемного комплекса буровой установки. Предназначены для выполнения следующих операций:

Спуск и подъем обсадных труб и буровых труб

Передача вращения ротору

Подача инструмента на забой

Методы бурения частных скважин

Технология бурения водяных скважин имеет различные варианты реализации. Среди них есть как уже устаревшие и низко эффективные, так и современные, использующие последние достижения науки, требующие дорогой и сложной техники. Организация автономного водоснабжения решает вполне определенный круг задач, что позволило частным буровикам и буровым компаниям выбрать оптимальные методы. Для создания индивидуальных скважин на воду используются три основных способа бурения:

• ударно-канатное

• шнековое

• роторное

Ударно-канатное бурение

Ударно-канатное бурение — это устаревшая технология бурения. Метод медленный и технологически несовершенный. В основном используется для скважин небольшой глубины. Недостатки метода компенсируются его дешевизной, отсутствием необходимости использовать буровой раствор и организовывать свободный заезд для буровой установки. Но здесь лучше сразу выбрать, что для Вас выгоднее — долго и дешево, либо быстро и чуть дороже. Например, неглубокую и среднюю скважину можно быстро пробурить шнековым методом. Выбирая вариант «долго и дешево» учитывайте, что в таких условиях в рыхлых и неустойчивых грунтах возрастает риск обрушения стенок. Дешевизна ударно-канатного метода относительна. В сложных гидрогеологических условиях, либо при большой глубине скважины финансовые и трудозатраты могут резко возрасти.

установка АВБ-2М на шасси ГАЗ для ударно-канатного бурения

Технология ударно-канатного бурения очень проста. Тяжелое остроконечное или цилиндрическое долото при падении разрушает породу. Долото поднимается и опускается, углубляя выработку, цикл постоянно повторяется. Размельченную породу удаляют с помощью желонки. Компактность оборудования достигается за счет того, что для вертикального перемещения долота используется не жесткая буровая штанга, а гибкий металлический трос, намотанный на барабан. Если порода прочная, долото может быть утяжелено с помощью ударной штанги. Если грунт мягкий, до буровое долото и желонка могут быть объединены в один снаряд.

Шнековое бурение

Технология бурения шнеком — одна из самых популярных для создания скважины на песок. Шнек — это так называемый архимедов винт, то есть сплошная винтовая поверхность, размещенная вдоль оси. Шнековая буровая установка может быть установлена на автомобильном шасси, в этом случае максимальная глубина скважин — до нескольких десятков метров.

компактный мотобур и шнек

Менее глубокие скважины бурятся малогабаритными шнековыми установками, которые можно перевезти в легковом пикапе. Простейший комплект для ручного шнекового бурения позволяет сделать скважину глубиной до 10 м. Компактность ручного оборудования дает возможность разместить его на участке без организации свободного заезда. Шнековое бурение используется в мягких и неплотных сухих грунтах. Скальная порода и даже отдельные валуны представляют для шнека непреодолимую преграду. Плывуны также сделают проходку невозможной.

шнек для буровой установки на автошасси

Благодаря своей доступности, шнековое бурение очень популярно у частных буровиков, чьими услугами с удовольствием (из-за низких цен) пользуются владельцы загородных участков. Но недостаточно пробурить скважину — необходимо правильно ее обсадить. А вот здесь уже требуется профессиональный уровень и опыт настоящих буровиков. Осторожно выбирайте подрядчика, даже если скважина планируется не очень глубокой и простой по конструкции. В противном случае дешевая скважина станет источником некачественной воды и дополнительных расходов.

Какая технология бурения лучше?

Вряд ли получиться выбрать метод бурения, исходя из каких-то личных или финансовых предпочтений. Определяющим будет тип водоносного горизонта, на который собрались бурить, характеристики породы и конструкция скважины. Шнек пригоден только при бурении в мягких породах без камней и валунов на относительно небольшую глубину, поэтому в основном используется при создании песчаных скважин. Роторное бурение универсально, твердые породы на большую глубину шарошечное долото проходит без проблем — это единственный вариант при бурении на известняк. Ударно-канатное бурение требует слишком много времени, низкотехнологично и практически не используется.

Внимательно отнеситесь к выбору буровой компании. При некачественном бурении и обсадке (особенно глубокой артезианской) качество воды ухудшится, срок жизни скважины сократится, а затраты на ремонт и восстановление работоспособности источника водоснабжения будут несоразмерно высоки.

А можно пробурить скважину самостоятельно?

В определенных ситуациях домовладелец задумывается о возможности сделать водяную скважину самостоятельно, надеясь выиграть сразу по нескольким пунктам — бурение, обсадка и т.д. В основном, конечно, все стремятся сэкономить. Главное, чтобы «экономия» не коснулась качества воды и времени, потраченного на самодеятельную скважину. Вполне возможно, что у Вас получится сделать так называемый абиссинский колодец, или скважину-иглу. В этом случае узкая обсадная труба с острой насадкой просто забивается неглубоко в землю до ближайшего водоносного горизонта (не глубже 8 м). Бурение малогабаритной шнековой установкой позволяет сделать более глубокую скважину большего диаметра. Такие установки снабжены либо электрическим, либо бензиновым двигателем.

Но пробурить — это полдела, требуется качественно обсадить скважину. Часто бывает, что пройдя часть ствола, домовладелец вынужден обращаться к специалистам, чтобы те закончили бурение или до конца обсадили скважину. Конечно, в такой ситуации заказчик приобретает некоторый опыт буровика, но опыт этот недостаточен для самостоятельной работы и стоит большого количества потраченных денег, времени и сил. Если стоит задача сделать в коттедже качественное круглогодичное водоснабжение на основе скважины, рекомендуем сразу обращаться в профессиональную буровую компанию.

Бурение скважин на воду зимой: преимущества и недостатки

Современная техника способна пробурить даже сильно и глубоко промерзший грунт в зимнее время года. В Московской области, как и во многих других регионах средней полосы России, грунт промерзает максимум на 1 – 1,5 метра при сильных устойчивых морозах. Промерзший грунт по плотности намного менее твердый, чем каменистые почвы, поэтому для бурильной техники промерзание не страшно.

Конечно, все технические манипуляции будут осложнены отрицательной температурой, поэтому лучше не спешить с зимним бурением. Преимущества бурения зимой связаны с тем, что осадки в зимнее время никак не сказываются на уровне грунтовых вод, так как почва промерзает. А вот выполнять работу будет менее комфортно.

Бурение скважины на воду весной: преимущества и недостатки

Вполне приемлемый вариант, тем более что на участках вовсю идут строительные и огородные работы. Летом заезд техники на ваш участок надолго оставит повреждения в виде вытоптанного газона и нарушенной разметки участка. Если бурить весной – к лету ваш приусадебный участок будет выглядеть, как будто на нем ничего не копали и не бурили. У бурения весной есть, пожалуй, только один существенный минус – работы нужно проводить уже после весеннего паводка, так как во время паводка трудно установить настоящую глубину водоносного слоя почвы.

Летнее бурение скважин на воду: особенности проведения работ

Практически все дачники и загородные домовладельцы стремятся перенести бурение на лето, так как считают это время наиболее удачным для работ. Действительно, почва наиболее суха, поиск водоносного пласта будет легким. Однако стоит помнить, что из-за наплыва клиентов специалисты могут выполнить работы в спешке, к тому же вам придется подождать своей очереди, так как опытные специалисты в это время года нарасхват.
Летнее бурение скважин на воду – практически гарантия разрушений на вашем участке. О безопасности огородов, клумб, цветников лучше забыть, так как при проезде тяжелой бурильной техники с растениями, поверьте, никто не будет церемониться.

Бурение скважин под воду в осенний период

Помешать работам может осенний паводок, а в остальном осень, особенно первые месяцы осени – с комфортной температурой и влажностью – вполне благоприятны для выполнения работ.

Помните, что место расположения скважины должно быть подальше от потенциальных источников загрязнений – свалок, навозных куч и выгребных ям. Рассчитайте так, чтобы источник воды был не менее чем на 50 метров удален от загрязнителей и по крайней мере на 3 метра от жилого помещения.

При этом не обустраивайте скважину в самой низкой точке участка, так как в период паводка и во время дождей скважина может быть загрязнена поверхностными водами.

Заранее позаботьтесь о беспрепятственном проезде машины и специалистов к месту бурения, чтобы впоследствии не жалеть о случайно сломанных деревьях и не чинить порванные электрические кабели.

Особенности артезианской скважины

Артезианская скважина отличается наибольшей глубиной бурения, что объясняет ее высокую стоимость в сравнении с другими скважинам на воду. Но она обладает и самой высокой производительностью (до 4 м3/ ч или 55 л в минуту). Обычно такого объема хватает на несколько домов. Подобная высокая производительность объясняется тем, что при прохождении воды по напорному водоносному горизонту через кварцевые пески, на нее оказывается минимальное гидравлическое давление.

Служит артезианская скважина от 50 лет и выше. Качество воды тоже на высоте. В ней почти полностью отсутствуют органические примеси из-за глубокого залегания водоносного слоя. Хотя минеральный состав может отличаться в различных районах бурения. Иногда в артезианской воде обнаруживается повышенное содержание железа, марганца и других солей металлов, отвечающих за жесткость. Для избавления от этих примесей необходимо дополнительно устанавливать мощную систему очистки, которая в каждом отдельном случае подбирается индивидуально.

Абиссинский колодец

Абиссинский колодец является самым доступным вариантом водоснабжения. Если в случае разработки фильтрового или известкового источника порядок бурения на воду сводится к выбору места его обустройства, использованию тяжелой или малогабаритной техники и последующему запуску скважины, то для создания абиссинского колодца грунт просто «прокалывается» трубой с острым наконечником. Его глубина составляет не более 8-12 метров, но к преимуществам относится полная защищенность от грязи, спор, пыли, дождя.

Звоните прямо сейчас! (4822) 45-21-31 Заказать звонок Мы свяжемся с вами
в течение 10 минут