Роторное бурение

Бурение роторным способом (попросту говоря это непрерывное вращательно-поступательное движение) заключается в раздроблении (крошение, резание) пород в самих забоях скважин соответственными инструментами, называемыми долотами и уносе их раствором состоящим из глинистых примесей, водным раствором или сжатым под высоким давлением воздухом при синхронном остывании инструмента буровой машины.

Бурение роторным способом надлежит применять при выполнении вытекающих условий:

  • прекрасно освоенный гидрогеологический разрезной участок для проведения бурильных работ;
  • заблаговременно выведанные и обязательно проверенные водоносные горизонты проведения бурильных работ, для коих есть более тщательная характеристика количества и качества находящейся воды;
  • водоносные горизонты воды имеют высокую характеристику по поводу напоров, проще говоря, требуются высокие напорные характеристики;
  • вероятность незамедлительной и бесперебойной подачи воды и глины непосредственно к месту проведения бурильных работ.

В данное время в нашем государстве крайне широкое использование получили последующие типы роторного проведения бурильных работ: с непосредственной прямой промывкой раствором из глиняных пород и водой (комбинированный), с непосредственной, но обратно ходовой промывкой водой, с продувкой воздухом находящимся под давлением, а также шнековый.

Роторное бурение с прямой промывкой раствором из глиняных пород.

Данный способ обладает определенными преимуществами и должен быть порекомендован для проведения бурильных работ абсолютно разных пород (что делает его крайне универсальным и доступным) и завершения скважин, исключающих кальмотацию водоносного пласта. Особенно этот способ хорош при использовании испытательных пластов, а также опережающего способа испытания в стадиях разведывательно-поисковых работ.

Роторный способ проведения бурильных работ сможет быть реализован следующими буровыми установками: СБДУМ 150, УРБ 2, УРБ 2,5А; УРБ 3А, 1БА 15в, УБВ 600; БУ-80-БРД, УРБ ЗАЗ, УРБ ЗА2.

Преимущества:

  • значительные механические скорости проведения бурильных работ, а также высокие коммерческие показатели данного вида услуг;
  • возможность проведения бурильных работ для пород разной мягкости на больших, а также малых глубинах залегания;
  • незначительная металлоемкость оборудованной конструкции.

Существуют также и недостатки, которые выражаются в следующем:

  • при применении раствора глинистого состава возникает нелегкость качественного опробования пластов залегания водоносных горизонтов, а также их освоения, что может привести к существенному снижению дебета скважин, и поэтому требуется проведение продолжительных и достаточно сложных работ по разглинизациям скважин;
  • существенная необходимость снабжения установок бурильных работ водой, а также высококачественной глиной или готовым глинистым составом;
  • трудности проведения бурильных работ в породах, которые содержат галечниково-валунные включения, которые в свою очередь способны к поглощению промывочной жидкости;
  • трудности возможной организации длительных работ по бурению во время зимнего периода при низких температурах.

Роторное бурение с применением обратной промывки водой

При данном способе проведения бурильных работ существующую скважину промывают чистой водой, которая должна поступать на забой в межстеночное пространство труб предназначенных для бурения. Разломанная порода и шлам (вода) подымаются из забоя по средства труб бурильной обсадной колонны, после чего через рукав из прорезиненного материала поступают в место, называемое отстойником. Поступив в отстойник, вода вычищается от возможного шлама, а затем снова, путем естественного стекания, направляется в после трубное пространство готовой скважины. Вода, смываясь, понижает температуру долота, после чего, смешиваясь с разломанной породой, возвращается благодаря эрлифту или насоса центробежного кручения в отстойник. Существует определенное правило, которое заключается в том, что уровень воды в скважине обязан соответствовать отметке на три-четыре метра больше, чем статический уровень водоносного горизонта.

В случае если устье скважины окружено плохо устойчивыми породами вплоть до самой низкой отметки статического уровня, то данный интервал должен быть закреплен трубами определенного диаметра.

Существующие преимущества:

  • значительные механические скорости проведения бурильных работ в нетвердых и рыхлых породах. Эти скорости превышают аналогичные результаты при проведении бурильных работ с промывкой по прямой схеме в полтора два раза;
  • очень высокое качество вскрытия пластов, которое обеспечивает крайне высокий дебет;
  • большая вероятность проведения бурильных работ на скважинах больших диаметров до полутора тысяч миллиметров..

Недостатки, которые существуют при данном методе бурения:

  • возможность проведения бурильных работ артезианских скважин только в нетвердых, а также рыхлых породах от первой до четвертой категорий;
  • возможность проведения бурильных работ, при уровне подземных вод находящемся ниже трех метров в глубину.

Установки, которые способны осуществлять роторный способ с применением обратной промывки водой: 1БА-115-К, FA-12, FA-20, FA-10, PA-15.

Данный способ чаще всего рекомендуется при проведении бурильных работ нетвердых или же рыхлых пород, которые залегают на глубине до двухсот-трехсот метров. Также данный способ рекомендуется в том случае, когда существует необходимость возведения мощного контурного стеллажа обсыпки гравием, а также возведения скважины с высоким дебетом.

Инструмент, который используется для вращательного проведения бурильных работ

Разрушающий породу инструмент, использующийся для вращательного бурения может подразделяться на несколько основных групп:

  • долота, служащие только для роторного или колонкового бурения;
  • долота, а также коронки, используемые для колонкового проведения бурильных работ;
  • долота-расширители.

долота, служащие только для роторного или колонкового бурения: имеющие лопасти, фрезеровальные, шарошечные, а также, безусловно, алмазные. Лопастные долота делятся на несколько подвидов. В них входят: режущие 2-х и 3-х лопастные, режуще-стирающие и ступенчатые (ИР, ИР-Г); лопастно-ступенчатые (ДСГ-3ЛИР, ДСГ-3ЛР); подобие пик, а также забурники для шнекования. Ниже мы приводим основные характеристики, соответствующие маркам долот. Долото марки 2Л-76 имеет диаметр семьдесят шесть миллиметров и массу два килограмма. 2Л-93 девяносто три миллиметра и два с половинной килограмма соответственно. Долото 2Л-112 диаметр сто двенадцать миллиметров, и массу три килограмма. 2Л-132, 2Л-161 диаметрами сто тридцать два и сто шестьдесят один миллиметр с массой пять с половиной и шесть килограмм соответственно. Существуют также одно шарошечные долота, куда входят марки 7В140С и 75К214С1 с массами девять и сорок семь килограмм. Двух шарошечные долота состоят всего из одной марки В-151-МГ весом девять килограмм. Марок трех шарошечных долот гораздо больше. В этот список входят долота марок В97С, В97Т, В112С, В112Т, 2В118С, Ш112ОК. Массы этих долот колеблются от четырех до семи килограмм.

Шарошечные долота выполняются нескольких типов. Разница этих в том, что они предназначены для бурения различных видов грунтовых пород:

  • М – для нетяжелых и более вязких пород наподобие мягкой глины, мела, песков, солей;
  • МС - для нетяжелых пород с вкраплениями средней твердости;
  • С – для средней твердости пород, таких как плотные глины, песчаники, известняки средней твердости, а также глинистые сланцы;
  • СТ - для средней твердости пород с вкраплениями твердых, а также абразивных песчаных пород;
  • Т – для более твердых и основательных пород: доломитовых пород, высокой плотности известняка, твердых сланцев;
  • К – для самых твердых и крепких пород со свойствами абразива. К ним можно отнести кремнистые известняки, кристаллические сланцы, кремнистые песчаники.

С описаниях шарошечных долот, существует также буква, описывающая не только тип долота, но и обозначающая завод, на котором это долото было выполнено. К примеру буквой Б обозначается Бакинский машиностроительный завод, буквой В обозначается Верхнесергинский машиностроительный завод, буквой К обозначается Куйбышевский долотный завод, буквой С обозначается Сарапульский машиностроительный завод, буквами ОМ принято обозначать Пермский машиностроительный завод, буквой У обозначают Дрогобычский завод, ну и наконец буквой Л принято обозначать хорошо известную Ленинградскую ремонтно-механическую базу. Коронки для колонкового проведения бурильных работ подразделяются на шарошечные долота колонкового типа, на дробовые долота и алмазные. Для проведения бурильных работ скважин с последующим отбором керна грунта принято применять колонковые долота, в которых присутствует съемная и несъемная колонковая труба. Ниже мы приведем список долот, с указанием марки и диаметра бурильных головок. Долото марки 1ВКДК-118-СТ является долотом с наименьшей бурильной головкой. Ее диаметр составляет всего сто восемнадцать миллиметров, при длине долота в пять тысяч двести миллиметров. 3ВДК – 145-СТ при сходной длине имеет диаметр бурильной головки сто сорок пять миллиметров. Сходная ситуация состоит и с долотами марок 1ВДК-190-СТ и 1ВДК-214-СТ. при равной длине в шесть тысяч триста миллиметров диаметр бурильной головки составляет сто девяноста и двести четырнадцать миллиметров.

При проведении бурильных работ, для получения артезианской воды способом ротора в твердых породах сходных по свойствам с абразивом, применяют шарошечные долота, которые оборудованы зубами из твердосплавного материала. Чаще всего такие зубки имеют поверхность сферы, реже породо разрушающую поверхность. К таким долотам можно отнести марки 2В93-К, В970-К, 3В132-К, 2К14-ТК. Существуют также расширительные долота, которые применяют для расширения ствола в скважине. Все это делается в пределах интервала водоносных горизонтов. Ниже мы приведем соответствующие долото расширители с типами направляющих. Долото РТС295 оснащается направляющей ДЗПС8, РТС346, РТС394 и РТС445 оснащаются ДЗПС10, только с разными диаметрами расширителя 347 миллиметров, 395 и 445 соответственно.

Описание конструкции скважин при роторном бурении

При бурении роторным способом чаще всего скважины являются по конструкции стандартными, а именно: направление является шахтным, устанавливается кондуктор, колонна промежуточного бурения, затем устанавливается эксплуатационная колонна после чего устанавливается фильтр. Шахтное направление предназначено для укрепления устьев скважин при размыве раствором из глины. Чаще всего такое направление устанавливается из труб длиной от двух до шести метров. Длина труб зависит от степени устойчивости высшего слоя грунта. Кондуктор применяется для непосредственного закрытия водоносного горизонта, который в дальнейшем не подлежит никакой эксплуатации. Длина кондуктора должна быть меньше пятидесяти метров.

Спецификация материалов, которая используется для составления проекта скважины, должна включать в себя следующие позиции:

  • трубы с точным указанием диаметров, длин, общего веса;
  • башмаки для труб;
  • цемент с маркировкой, а также его вес, предпочтительно в килограммах;
  • количество глины;
  • необходимые реагенты;
  • размер гравийной засыпки и ее количество;
  • Сетка для установки в фильтр с указанием номера и числа;