Роторное бурение скважин

Содержание

Роторное бурение скважин: технология, принцип работы и особенности

Роторное бурение скважин

Одним из наиболее широко применяемых методов создания эксплуатационных и разведывательных скважин для воды является роторное бурение. Оно обеспечивается передачей вращательных движений с поверхностного ротора на колонну-бур.

Роторное бурение отличается тем, что у него отсутствует осевое усилие, создаваемое приводом. В ходе процесса осуществляется промывка выработки (забоя) от породных отходов с помощью воды и специальных растворов. Рассмотрим способ подробнее.

Историческая справка

Роторное бурение используется уже более ста сорока лет. Технологию этого способа пробивания скважин впервые применили в Соединенных Штатах Америки в начале восьмидесятых годов девятнадцатого столетия.

С того времени он практически не изменился за исключением мелких новаций, которые привели к большей эффективности.

Изменения коснулись породоразрушающих инструментов – они совершенствовались, создавались новые жидкие среды для промыва скважин, усиливалась прочность частей механизма.

Роторное бурение скважин – это один из видов бурения методом вращения.

Принцип таков, что инструмент для разрушения породы, располагаясь внутри скважины, работает от усилия, передаваемого ему электродвигателем или газотурбинным оборудованием. Этот метод достаточно простой и эффективный.

С его помощью бурят эксплуатационные нефтяные и разведочные скважины. Компактные размеры установки позволяют применять ее на частной земле для создания водяных скважин.

Способы бурения

В настоящее время бурение скважин для воды осуществляется породоразрушающими методами с применением специальных механизмов. Подача грунта наверх может осуществляться двумя способами:

  • С помощью механизмов – сухой метод.
  • Струей воды под большим напором либо самотеком – гидравлический.

В общем случае механическое бурение проводится одним из трех способов:

  • Вращательное роторное бурение – почва бурится вращательными движениями.
  • Ударное – грунт разрушается ударами бурового снаряда.
  • Вибрационное – почва разбивается колебаниями высоких частот.

Первый метод является самым применяемым в силу своей простоты, дешевизны и одновременно производительности.

Бурение роторным способом используется когда разрабатываются полускальные и скальные грунты для устройства скважин глубиной до ста пятидесяти метров. Для успешного бурения скал необходимо правильно подобрать бурильный инструмент – долото и утяжеленные трубы. По словам специалистов, для эффективной работы роторное бурение следует применять, если соблюдаются такие условия:

  • Изучение гидрогеологического разреза участка проведено достаточно подробно.
  • Известно, что почва состоит из скальных пород.
  • Есть данные об уровне залегания водоносной жилы.
  • Имеется хороший напор подземной воды.
  • Есть возможность постоянной доставки промывочной жидкости.

Кроме того, следует учитывать, что условия южных районов позволяют проводить буровые работы круглогодично, а в северных областях работы ограничены температурными показателями внешней среды, при которых замерзает жидкость для промывки.

Оборудование для бурения скважин

Технология роторного бурения предусматривает использование специальных установок – смонтированных на основе самоходного транспорта или стационарных. И те, и другие должны иметь следующие комплектующие:

  • Двигатель.
  • Вышку.
  • Привод.
  • Вертлюг – систему, подающую жидкость в забой.
  • Бурильную колонну.
  • Ротор.
  • Поршневой насос.
  • Подъемный механизм, включающий блок и кроноблок.
  • Напорную магистраль
  • Систему возврата и очистки жидкости, содержащую гидроциклоны, желоб и вибросито.

Преимущества и недостатки метода

Роторный способ бурения скважин имеет ряд преимуществ перед другими методами. Среди них нужно отметить следующие:

  • По производительности превышает остальные: в пять раз – ударный и в десять – вибрационный способ.
  • Имеет высокую скорость выполнения работ.
  • За счет применения разнообразных съемных долот может применяться на грунтах различной сложности.
  • Установка имеет компактные размеры, поэтому может функционировать в ограниченном пространстве.
  • За счет возможности расположения на платформе агрегат вполне мобилен.
  • Дает возможность бурения глубоких скважин и забора воды из трещиноватого известняка.
  • Метод обладает хорошими качествами вскрытия водоноса.
  • Позволяет устраивать скважины до двухсот сантиметров в диаметре.

Наряду с такими преимуществами роторное управляемое бурение имеет следующие минусы:

  • Необходимо обязательно учитывать тип почв, чтобы подобрать правильное долото.
  • Наличие супертвердых частиц породы на пути может быть преградой, требующей применения более разрушающих механизмов.
  • Помехой может выступить глинистая почва.
  • Серьезное препятствие для проведения буровых работ – мерзлая земля.
  • Мощность зависит от установленного в данный момент ротора.
  • Необходимость постоянного наличия большого количества жидкости для промывки.

Несмотря на определенные минусы, плюсов у этого метода значительно больше.

Принцип действия роторных установок

Роторное бурение скважин выполняется специальной установкой – рамной или решетчатой вышкой, закрепленной на платформе. К ней крепятся все остальные системы, позволяющие поднимать и опускать бурильную колонну профилированной формы. Такая колонна собирается из нескольких труб, соединяемых разборными муфтами.

Двигательной силой является электродвигатель автомобиля или отдельный генератор, который через приводной вал и зубчатую передачу передает вращение от колонны ротору.

Вращаясь, ротор приводит в действие долото, которое рабочими краями в скважине разрушает почвенный слой. Диапазон поворотов может регулироваться.

Кромки долота могут быть алмазными, композитными или твердосплавными. Их форма может варьироваться.

Выработанный слой грунта прямой или обратной промывкой вытесняется из шахты самотеком либо под давлением с применением насосных установок. После промывки скважины в нее устанавливаются обсадные трубы.

Посредством вертлюга и пустотелых труб бурильной колонны к долоту поступает жидкость для промывки, размывающая почву под долотом. Через зазор между трубами и стволом жидкость выносит грунт наружу.

На поверхности через специальные фильтры жидкость собирается и очищается, чтобы ее снова можно было пустить в работу с помощью поршневых насосов.

Особенности технологии роторного бурения скважин

Процесс бурения организован так, что из-за вымывания слоя почвы из шахты буровая колонна с каждым движением углубляется все ниже. Периодически ее необходимо наращивать добавлением других труб.

Процесс бурения выполняется ступенчато:

  • Пройдя первые рыхлые слои грунта, колонну поднимают, а в шахту опускают обсадную трубу.
  • Зазор по кругу заполняют раствором цемента.
  • После застывания цемента в шахту подают долото с меньшим диаметром, и работа продолжается дальше.

Таких аналогичных шагов может выполняться несколько, а затем в шахту опускается перфорированная на конце эксплуатационная труба. В зависимости от качества почвенного пласта и глубины выбирают количество и массу труб, вид долота, скорость его вращения и материал кромок, давление промывочной жидкости. Специфика такова:

  • Легкие породные пласты проходят с максимальной скоростью и наибольшей промывкой.
  • Скалистые почвы требуют пониженной частоты и уменьшенного давления жидкости.

Помешать работам могут грунтовые твердые включения – валуны – на пути ротора, который может заклинило, или почвы, активно поглощающие промывку. Также замедляет процесс нехватка воды в месте проведения работ и наличие большого глинистого слоя. Глина, смешиваясь с водой, закупоривает водяное русло и требует дополнительной тщательной промывки.

Обсадные трубы

После бурения скважины важно укрепить ее стенки. Грунт является ненадежным и может сместиться, что негативно отразится на забое.

Чтобы земная порода не обвалилась, устанавливается обсадная колонна. Она помогает предотвратить обсыпание грунта и препятствует просачиванию воды. Первую колонну называют «кондуктором».

Она монтируется для перекрытия неустойчивых пород. Установка происходит на расстоянии не раньше отметки в 30 метров и не позже 600 метров.

Для нефтяной скважины колонна ставится на расстоянии, максимально приближенном к поверхности.

Поскольку роторное бурение применяется практически для любых типов грунта, то в процессе установки колонн рабочие ориентируются на геологические условия. Иногда приходится использовать несколько обсадных колонн, чтобы укрепить забой.

Наименьшая по диаметру из них опускается глубже, чем остальные и называется – эксплуатационная. Перфорация производится снизу, именно через эти отверстия масса газа, воды или нефти будет в нее поступать.

Значение промывочной жидкости в буровых работах

Правильно подобранный метод промывки при роторном бурении скважины может значительно повысить эффективность процесса. В работах такого типа применяются:

  • Полимерные растворы.
  • Нефтяные эмульсии.
  • Аэрированные растворы.
  • Вода.

Также широко распространено применение метода продувки воздухом. Если работы проводятся на участках с низким пластовым давлением, то рабочие применяют особый газ. Промывка помогает избавиться от лишних примесей и предметов, осыпавшихся пород, что неизбежно в процессе бурения. Жидкость, попавшая на долото, охлаждает его. Что продлевает срок службы инструмента.

Роторное бурение скважин происходит в три этапа:

  1. Разрушение земных пород с применением долота.
  2. Запуск воды для выноса разрушенной породы. Процесс может производиться как обратной, так и прямой промывкой, все зависит от глубины скважины, объема используемой воды и типа грунта. В частных хозяйствах пользуется популярностью метод прямой промывки.
  3. Укрепление стенок новой скважины с помощью обсадных труб.

Бурение скважин роторным способом является трудоемким процессом, при проведении которого необходимо учитывать множество факторов. Несмотря на это, он считается достаточно эффективным и применяется в различных условиях.

Источник: //fb.ru/article/357874/rotornoe-burenie-skvajin-tehnologiya-printsip-rabotyi-i-osobennosti

Роторный способ бурения нефтяных скважин

Роторный способ бурения нефтяных скважин

Роторное бурение скважин представляет собой один из видов вращательного бурения. Суть заключается в том, что породоразрушающий инструмент, расположенный внутри скважины, приводится в действие за счет электродвигателя или газотурбинного оборудования.

Роторное бурение наиболее распространенный метод, так как достаточно эффективен и прост в применении. Чаще всего он используется для бурения разведочных и эксплуатационных нефтяных скважин, однако, за счет компактности, применяется и для создания скважин с водой на частных участках

Технология роторного бурения впервые была применена в США в начале 1880-х годов, и с тех пор претерпевала незначительные изменения, положительно сказавшихся на её эффективности.

В частности, совершенствовались породоразрушающие инструменты, изобретались новые промывочные жидкости, повышалась прочность отдельных элементов.

Кроме того, совершенствовалась и сама технология бурения, за счет чего данный метод и является сейчас одним из основных способов создания забоя и почти полностью заменил стандартный ударный метод. Обо всем, что нужно знать о роторном способе бурения – далее в статье.

Оборудование для роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту, нефтяная, газовая или любая другая скважина требует довольно внушительного списка оборудования. Без любой из этих частей работа установки невозможна. В перечень элементов, необходимых для осуществления роторного бурения, входит:

  • вышка;
  • буровая установка;
  • ротор;
  • буровые поршневые насосы;
  • вертлюг;
  • талевая система;
  • система очистки жидкостью.

Вертлюг – это элемент, через который промывочная жидкость попадает в колонну. Он подвешен на один крюк талевой системы. Кроме этого, в неё входит кроноблок и блок.

Система очистки промывочной жидкостью также состоит из ряда элементов:

  • вибросита;
  • желоба;
  • гидроциклонов

Роторный способ бурения скважин часто требует мобильности конструкции, поэтому её часто размещают на специальных платформах.

Роторное бурение скважин: плюсы и минусы

Бурение скважин роторным методом очень распространенно. Он имеет огромное количество преимуществ перед стандартным ударным способом:

  1. Скорость. Бурение роторным способом производится значительно быстрее ударного.
  2. Универсальность. Спектр применения метода гораздо шире, так как за счет применения различных долот можно работать с разными видами грунтов.
  3. Размер. Вся установка занимает относительно немного места в отличие от конструкций для ударного метода.
  4. Мобильность. За счет малых габаритов, установку можно разместить на подвижной платформе.

Вращательное роторное бурение скважин, тем не менее, имеет и некоторые ограничения.

Так, в зависимости от грунта и пород, следует подбирать соответствующие долота.

Наличие очень твердых объектов на пути пролегания скважины может стать помехой, если не использовать специальное породоразрушающее оборудование.

Кроме этого, проблему представляет:

  1. Глинистый раствор. Он нередко вызывает проблемы при исследовании пластов, а также не всегда является рентабельным в некоторых случаях.
  2. Невозможность работы в зимнее время. Промерзлый грунт является серьезным препятствием для бурения роторным способом.
  3. Мощность установки. Она напрямую зависит от ротора, который является уязвимым элементом системы.

В условиях промерзлых почв, предпочтительным вариантом является ударная методика. Разумеется, нефтяная или любая другая скважина будет буриться дольше, однако в итоге желаемый результат будет получен.

Принцип осуществления роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, принцип работы роторного оборудования довольно сложен. Сам ротор приводится в действие за счет приводного вала, который передает вращение от электродвигателя. Иногда используется двигатель внутреннего сгорания.

Само вращение принимают ведущие вкладыши ведущих вкладышей. Их сечение полностью аналогично сечению верхней рабочей трубы, которое по своей форме может быть абсолютно разным.

Основой для бурильной колонны являются специальные трубы. Именно между ними и породоразрушающим инструментом монтируются УБТ – утяжелённые бурильные трубы. За счет их огромного веса на долото оказывается достаточная для эффективной работы нагрузка.

Верхняя часть рабочей трубы подсоединяется к вертлюгу. По этой системе подается промывочная жидкость, которая попадает на забой через насадки долота – она нужна для поддержания работоспособности всей роторной бурильной установки.

Подъем или спуск обеспечивают свечи – несколько бурильных труб с длиной от 25 до 50 метров. Под действием нагрузки, которую обеспечивают утяжеленные бурильные трубы, долото и разрушает породу. За счет регулярно поступающей жидкости инструмент охлаждается, а параллельно с этим забой прочищается от шлама. Жидкость используют повторно после её очистки.

Обсадные трубы

Разумеется, нельзя просто пробурить скважину и оставить её без малейших укрепляющих конструкций. Грунт – довольно неустойчивая субстанция, способная менять свое положение. Именно поэтому риск обрушения забоя довольно велик.

Чтобы этого не произошло, на некотором расстоянии от поверхности в бурении делается перерыв, во время которого устанавливается обсадная колонна.

За счет неё исключается осыпание стенок или же завала пробуренного пути, а также препятствует проникновению воды.

Самая первая колонна часто называется кондуктором и она позволяет осуществить перекрытие неустойчивых пород, тем самым придавая надежности пробуренной скважины.

Как правило, такую колону ставят не ранее отметки 30 м, и не позже отметки 600 м. Если скважина нефтяная, то обсадные конструкции устанавливаются с как можно меньшим расстоянием до поверхности.

Роторный способ бурения применяется для многих типов грунта, потому, при установке колон приходится ориентироваться на текущие геологические условия.

Так, иногда возникает необходимость использовать сразу нескольких обсадных колон для повышения надежности забоя. Чем меньше диаметр трубы, тем глубже она опускается.

Очевидно, что самая небольшая по диаметру будет находиться глубже всех остальных.

Наиболее глубокая колонна – эксплуатационная, перфорируется снизу. Через эти отверстия нефтяная, газовая или водяная масса в неё и поступает.

Промывочная жидкость в буровых роторных работах

Бурение скважин вращательным роторным способом можно сделать эффективнее, если использовать подходящий метод промывки. На данный момент в качестве жидкости применяются:

  • полимерные растворы;
  • аэрированные растворы;
  • нефтяные эмульсии;
  • вода.

Также применяется продувка воздухом. В случае, если работы планируются на участках с низким пластовым давлением, используется специальный газ.

С помощью промывки забой не только избавляется от лишних примесей, осыпавшихся пород и крупных предметов. Жидкость, поступающая на долото, охлаждает его рабочую поверхность, за счет чего продлевает срок службы породоразрушающего инструмента.

Роторное бурение скважин – это довольно трудоемкий процесс, требующий учета многих факторов. Тем не менее, он является одним из самых эффективных методов и широко применяется в самых разных условиях.

Источник: //snkoil.com/press-tsentr/polezno-pochitat/rotornyy-sposob-bureniya-neftyanykh-skvazhin/

Что такое роторное бурение скважин

Что такое роторное бурение скважин

Роторное бурение является одним из самых широко распространенных методов устройства разведывательных и эксплуатационных скважин для любых сред. Такое бурение основано на передаче вращательного движения через поверхностный ротор на буровую колонну.

Схема технологии роторного бурения.

Роторное бурение скважин характеризуется отсутствием осевого усилия от привода и сопровождается промывкой забоя от породы водой или специальными растворами. Метод имеет богатую историю и активно эксплуатируется уже около 140 лет.

Состав установок

Долото для роторного и турбинного бурения.

Установки для роторного бурения могут быть стационарными или смонтированными на базе самоходного транспорта. Для различных конструкций имеются одинаковые элементы:

  • вышка;
  • двигатель;
  • привод;
  • ротор;
  • бурильная колонна;
  • вертлюг;
  • насосы;
  • напорная магистраль;
  • система очистки и возврата промывающей жидкости;
  • подъемное оборудование.

Схема роторного бурения с промывкой.

Бурение скважин роторным способом выполняется с применением решетчатой или рамной вышки, на которой крепится подъемное оборудование и другие системы установки. Она обеспечивает возможность поднимать и опускать в ствол скважины протяженные участки бурильной колонны.

В составе установки может применяться электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания. В качестве такого двигателя может использоваться ДВС транспортного средства, на котором смонтировано оборудование. Привод передает вращение от двигателя на ротор. На привод может быть возложена функция изменения диапазона оборотов вращения бурового инструмента.

Ротор с помощью зубчатой передачи преобразует вращение приводного вала во вращение детали, которую называют столом ротора. На оси стола есть отверстие для ведущей трубы бурильной колонны. Отверстие и сама колонна имеют квадратную, шестигранную или другую профилированную форму.

По способу передачи усилия соединение напоминает шлицевое. Ведущая труба воспринимает крутящий момент от ротора, но сохраняет возможность свободно перемещаться в осевом направлении. Часть стола с профильным отверстием является съемной и может заменяться под различные типы труб.

Эту деталь называют рабочим вкладышем.

Установка роторного бурения.

Бурильная колонна состоит из отдельных труб, что соединены с ведущей трубой и между собой — разъемными муфтами. По трубам вращение передается на долото. Долото вращается и своими рабочими кромками разрушает породу в зоне забоя.

Долото может иметь разные типы рабочих органов. Могут применяться алмазные, твердосплавные, композитные материалы. Форма кромок может быть режущей или с шарошками.

В разных грунтах и слоях грунта оправдано применение разных типов рабочих граней долота.

Буровая колонна не воспринимает осевое усилие от ротора. Для исключения изгиба труб колонна должна пребывать в растянутом положении. Но и давление от рабочих органов на зону забоя тоже должно присутствовать.

Усилие создается непосредственно над долотом, его обеспечивает повышенная масса специальных утяжеляющих труб.

Действие силы тяжести распределяется следующим образом: ¾ массы давят на долото, а ¼ растягивает подвешенную буровую колонну.

Верхний приводной вал колонны подвешен к талевой системе через вертлюг, который обеспечивает свободное вращение груза. Через вертлюг и полые трубы буровой колонны к соплам долота подается промывочная жидкость.

Напор жидкости помогает размывать грунт под долотом, подхватывает и выносит его на поверхность по зазору между стволом и бурильными трубами.

Попадая на поверхность, жидкость собирается и поступает на очистку. Удаление продуктов бурения производится с помощью вибрационных, решетчатых и инерционных фильтров.

После очистки насосы вновь закачивают жидкость в колонну. Большей частью применяются ступенчатые поршневые насосы.

Бурение скважин в разных материалах и на разные ресурсы требует использование своих промывочных жидкостей.

При бурении скважин на воду в скалистых породах может применяться чистая вода, а для рыхлых осыпающихся грунтов — раствор воды с глиной. В некоторых случаях скважину продувают сжатым воздухом.

Технологические особенности бурения

Схема конструкций скважин при роторном бурении.

В процессе роторного бурения скважин грунт из забоя вымывается, а колонна опускается все ниже. При углублении буровая колонна постепенно наращивается добавлением бурильных труб. Подъем колонны осуществляется талевой системой в верхней части вышки. Разборка колоны при подъеме выполняется поэтапно труба за трубой.

Процесс роторного бурения может выполняться ступенчато. После прохода первых рыхлых слоев колонна поднимается, а в скважину опускается обсадная труба. Кольцевой зазор заполняется цементным раствором.

Когда он застывает, в скважину опускают долото меньшего диаметра и продвигаются дальше. Таких этапов может быть несколько.

На последнем этапе в скважину опускают эксплуатационную трубу с перфорацией на конце.

Скорость вращения, интенсивность закачки жидкости, масса и количество утяжеляющих труб, тип долота зависят от глубины погружения и физико-химических характеристик пласта. Бурение скважин в легких породах производится на максимальной скорости и с максимальной подачей промывки.

При прохождении скалистых слоев частота вращения снижается и уменьшается объем жидкости, необходимый для выноса выработанной породы. Диапазон изменения скорости вращения может составлять от 90 до 400 об./мин, давление на дно забоя от рабочего органа достигает 1 т/кв.

см, подъем жидкости в стволе происходит со скоростью до 0,8 м/с.

Роторное бурение позволяет выполнять скважины глубиной более 10 км. Диаметр ствола может достигать 1,5 м. Передвижные установки рассчитаны на выполнение скважин до 1,5 км с диаметром до 214 мм.

Преимуществами метода является высокая скорость продвижения и применимость почти для всех пород и глубин.

Исключением являются пласты с включениями отдельных валунов, из-за которых может заклинить рабочий орган, и грунты, активно впитывающие промывочную жидкость.

В зимнее время применимость метода ограничивает замерзание промывочной жидкости. Роторное бурение трудно организовать в районах с дефицитом воды и глины.

Использование глинистого раствора при бурении скважин на воду может закупоривать водоносный горизонт и требует последующей продолжительной промывки водой.

Для рыхлых пород и больших диаметров иногда применяется обратное направление промывки, когда вода подается по стволу, а всасывается у основания колонны. При таком методе для очистки жидкости применяют отстойники.

Источник: //moyaskvazhina.ru/burenie/rotornoe-chto-takoe.html

Скважина на воду способом роторного бурения

≡  28 Июнь 2016   ·  Рубрика: Скважины   

Размер текста

Обеспечение загородного участка водой является одной из первоочередных задач после его приобретения. Она необходима для садово – огородных нужд, большое количество воды идет на строительство, да и собственное бытовое потребление живительной влаги требует немалого количество качественной воды. Проблема обостряется, если недоступны ненавязчивые услуги местного водоканала.

Одним из гарантированных способов получить действительно качественную питьевую воду является роторное бурение скважин на воду с глубинных артезианских водоносных горизонтов.

Особенности технологии бурения

Рис.1. Схема роторного бурения

1 – долото, 2 – муфта для крепления бурового инструмента, 3 – буровая колонна, 4 – поток шлама, 5 – резервная емкость с водой, 6 – ротор, 7 – грязевой насос, 8 – шламоотвод, 9 – емкость для воды, 10 – шлам из скважины в отстойнике, 11 – перегородка шламоотстойника, 12 – питающий подвод воды в скважину

Способ роторного бурения характерен применением большого количества воды, которая используется для:

  1. Охлаждения инструмента в процессе его работы;
  2. Размягчения грунта.
  3. Выноса продуктов бурения (шлама) из рабочего пространства ствола.

Для улучшения процесса проходки вместо воды применяют глинистые растворы, более интенсивно охлаждающие инструмент и обладающие смазывающими свойствами.

При бурении стволов на воду глинистые растворы проникают в трещины и капилляры водоносного слоя, препятствуя поступлению природной жидкости в скважину, этот процесс получил название «глинизации».

Для устранения этого явления применяется длительная промывка водоносного слоя с целью восстановления дебета водозаборного устройства.

Роторное бурение с обратной промывкой (рис.1) предусматривает использование чистой воды, подаваемой в ствол скважины, а вынос продуктов рыхления производится по каналу бурильной колонны с применением грязевого насоса или эрлифтной системы (продувка сжатым воздухом).

Инструмент для производства работ

Данный вид бурения как способ проходки, основанное на измельчении проходимых грунтов, требует применения специального инструмента.

Рис.2. Грунторазрушающий инструмент для роторного бурения скважин

Основа процесса – вращения ротора под воздействием буровой колонны с осевой нагрузкой, определяемой характеристиками грунтов. По средним и тяжелым слоям применяются долота с твердосплавными вставками, а по скальным – с алмазными коронками, позволяющими достаточно легко проходить слои твердых известняков и более тяжелые скальные грунты.

Рис.3. Многообразие видов бурового инструмента

Конструкция скважин

Основным показателем, определяющим конструктивные особенности водозаборного устройства, являются характеристики грунтов в месте установки скважины. Поэтому роторное бурение предполагает обязательную тщательную геологоразведку перед началом работ.

Чаще всего такой способ предусматривает получение водозабора стандартной конструкции, то есть:

  • шахтное направление, предназначаемое для укрепления устья ствола при размывке его глинистым раствором. Длина направления составляет от 2-х до 6-ти метров и выполняется из труб увеличенного диаметра в зависимости от несущих способностей грунтов верхнего слоя;
  • установка кондуктора – его назначение – изолировать ствол от воздействия проходимых водоносных слоев, эксплуатация которых не предусмотрена проектом водозаборного устройства. Длина кондуктора не превышает 50 метров;
  • монтаж колонны промежуточного бурения;
  • установка эксплуатационной колонны;
  • монтаж фильтра водозабора.

Такой способ бурения с использованием глинистых растворов приводит к заполнению пор и трещин водоносного слоя глиной, значительно снижающей дебет водозабора.

В таких случаях применяется технология разглинизации, состоящая в промывке чистой водой, что затратно по времени и требует большого количества жидкости.

Поэтому роторное бурение скважин на воду чаще предполагает обратный способ промывки чистой водой с отводом шлама через буровую колонну.

Особенности проходки по различным грунтам

Роторное бурение позволяют с большой скоростью проходить практически любые виды грунтов. Однако такой способ встречает значительные препятствия в виде галечно – валунных слоев, поскольку они поглощают значительное количество промывочной жидкости. Поэтому тщательная геологоразведка мест бурения обязательна.

Достоинства и недостатки роторного бурения

Такой способ строительства водозабора является наиболее производительным и позволяет за несколько дней выполнить его на глубину артезианских водоносных слоев.

Технология вращательного бурения позволяет выполнять скважины не только в вертикальном направлении, но и горизонтально, а также под углом с выходом в заранее намеченном месте.

Установка для роторного бурения компактна, часто ее располагают на шасси грузовых автомобилей, что обеспечивает ее применение в стесненных условиях загородного участка. Выпускаются также ручные буровые установки, перевозимые даже в салоне легкового автомобиля.

Рис.4. Мобильная установка для роторного бурения

Высокая скорость роторного процесса позволяет выполнить артезианский водозабор на участке буквально за несколько дней в нужном месте. Это возможно даже на участках с окремненными известняками, какие весьма распространены во многих местах Подмосковья. Никакой другой способ бурения глубинных стволов не дает подобных результатов.

С глубин от 70 метров можно получить действительно экологически чистую воду, и никакие внешние условия не будут этому препятствием. А роторный метод позволяет выполнять шурфы глубиной 500 и более метров.

При роторном способе происходит качественное вскрытие водоносного слоя, что обеспечивает ее высокий дебет и долговечность. Применение обсадки ствола, а тем более двойной обсадки с трубами из ПВХ определяет жизненный цикл скважины не менее, чем в 80 лет.

К недостаткам можно отнести:

  • необходимость получения разрешения на строительство артезианского водозабора, что предусматривает дополнительные расходы времени и денег;
  • при бурении на известняк применение глинистого раствора неизбежно, что предусматривает дополнительные затраты на разглинизацию;

Дополнительная информация

Решение о строительстве артезианского водозабора подразумевает получение разрешения на создание такого объекта, а по окончании работ исполнитель должен оформить на нее технический паспорт, в котором указываются основные данные водозаборного устройства:

  1. Глубина.
  2. Статический уровень.
  3. Динамический уровень.
  4. Дебет.
  5. Характеристика водозаборного слоя.

Паспорт скважины должен предъявляться по первому требованию водоохранных организаций.

Не лишне также напомнить о необходимости проверить добытую воду на химанализ. Отбор образцов жидкости нужно произвести в стеклянную тару, желательно от минеральной воды. Сдавать образцы на анализ нужно в химлабораторию водоканала.

Выводы

Роторный способ – один из новых методов выполнения стволов на воду, пришедший из нефтегазоразведки и занявший достойное место среди испытанных способов выполнения водозаборов.

с друзьями:

с друзьями:

Источник: //oburenie.ru/skvazhiny/rotornoe-burenie-skvazhin.html

Роторный способ бурения скважин

Роторный способ бурения скважин представляет собой один из самых популярных методов обустройства скважин для эксплуатационных и разведывательных целей, в любой среде. особенность данного вида бурения является использование оборудования вращательного типа. В результате поступательно-вращательных движений, оборудование постепенно заглубляется, а почва из забоя выводится наружу.

Бурение скважин роторным способом не предусматривает наличие осевого усилия, которое подается от привода и характеризуется промывкой забоя. В данном случае используется вода, но можно применять и специальные вещества, предназначенные для этих целей. Таким методом для обустройства скважинного колодца пользуются уже более ста лет.

Из чего состоит установка

Установка роторного бурения

На сегодняшний день роторное бурение скважин на воду предусматривает использование нескольких типов установок. Можно использовать стационарные или же переделанные с самоходных транспортных средств. Независимо от конструкций, любой тип установки имеет общие составляющие.

Как работает

Основная особенность работы таких буровых установок заключается в том, что необходимо использование рамной или же решетчатой вышки. Она нужна для закрепления подъемного оборудования, а также других комплектующих оборудования. С её помощью можно опускать и поднимать в шахту скважины детали бурильной колонны.

Установка может иметь двигатель, работающий на электричестве или внутреннего сгорания. Отлично может подойти двигатель ДВС, на котором обустроено оборудование. Для того чтобы передавать вращательные движения от двигателя к ротору, устанавливается привод. Также он может выполнять задачу по изменению диапазона оборотов.

Ведущая труба, которая воспринимает крутящий момент от ротора, характеризуется тем, что сохраняет функцию перемещаться беспрепятственно по направлению оси. На оси стола предусмотрено наличие отверстия, может демонтироваться. Её также можно заменить на трубы различного типа. Такая деталь получила название рабочего вкладыша.

схема роторноого бурение скважин

Отдельные трубы составляют бурильную колонну. Они соединяются с ведущей трубой. Также предусмотрено соединение их между собой с помощью разъемных муфт. Вращательные движения по трубам передаются на долото. Затем долото вращательными движениями с помощью рабочих кромок воздействует на грунт, разрушая его.

Характерно, что долото может иметь несколько типов рабочих установок. На него можно устанавливать алмазные, изготовленные из твердых сплавов, а также композитных материалов. Также существует несколько типов, различных по форме кромок – с шарошками или режущая.

Это требуется для максимально удобной работы в условиях различных пород грунтов.

Осевое усилие от ротора не воспринимается буровой колонной. Чтобы не допустить появление изгиба труб, из которых делается колонна, её нужно держать в растянутом положении. Необходимо, чтобы было давление на зону забоя от рабочих органов.

Над долотом создается усилие, которое достигается благодаря высокой массе труб, используемых специально для увеличения массы. Сила тяжести распределяется неравномерно.

Большая часть приходится на долото, а остальная – на растягивание буровой колонны, которая находится в подвешенном состоянии.

Приводной вал, который располагается сверху, подвешивают к талевой системе с использованием вертлюга. Он также используется, чтобы добиться свободного вращения груза. По вертлюгу и полые трубы, расположенные в буровой колонне к соплам долота, нужно подавать жидкость для промывки.

Жидкость, которая подается под напором, размывает породу под долотом. Участвует в процессе вывода на поверхность грунта по зазору, который располагается между бурильными трубами и стволом.

Когда жидкость попадает на поверхность, она переходит к процессу очистки. Из нее удаляются буровые продукты. Это осуществляется при использовании фильтров различного типа.

После того как насосы пройдут очистку, сюда нужно снова закачать жидкость. Достаточно часто используются ступенчатые поршневые насосы.

Роторное бурение скважин в условиях различных типов пород, а также на разных ресурсах, нужно использовать разные виды жидкостей для промывки. Если делаем отверстие в скалистой почве, можно использовать обычную воду.

Но в условиях рыхлых, требуется сделать раствор воды и глины. Иногда можно продуть, используя воздух.

Особенности технологии роторного бурения

Технология роторного бурения скважин предусматривает вымывание из отверстия породы, а также опускание вниз колонны.

Когда забой будет углубляться, нужно по мере необходимости наращивать буровую колонну, используя новые трубы.

Периодически нужно поднимать трубы, это делается с помощью талевой системы, которая размещается наверху вышки. Разбирать буровую колонную нужно по очереди, каждую трубу отдельно.

Есть возможность осуществлять роторное бурение в несколько ступеней. После того как сделали проход в верхних слоях, как правило, рыхлых, нужно поднять колонну, а затем опустить в забой трубу. Для заполнения кольцевого забора используется цемент.

После его застывания, можно опускать в скважину долото с меньшим диаметром и продвигать его дальше. Можно делать такую работу в несколько этапов. На завершающем этапе нужно опустить вниз эксплуатационную трубу, на конце которой есть перфорация.

Вращения, скорость закачивания жидкости, а также количество и вес труб для утяжеления, какое нужно использовать долото зависят от того, насколько глубоко нужно делать отверстие, а также какой состав и характеристики имеет порода.

Лучше всего бурить в легких грунтах. Тогда достигается высокая скорость и оперативность подачи промывочной жидкости. Если работать в условиях скалистых породах, тогда скорость будет значительно ниже, а также сокращается количество используемой промывочной жидкости, которая используется для выброса грунта на поверхность.

Такой метод бурения позволяет делать скважины на очень большую глубину. Главные преимущества заключаются в высокой скорости работы, возможность работать практически в любом типе почвы, за исключением грунта с большими валунами, поскольку в данном случае есть угроза заклинивания долота, а также в тех грунтах, которые сильно впитывают жидкость для промывки.

Сложно бурить таким методом в холодное время года, поскольку промывочная жидкость замерзает. Очень сложно работать в тех местностях, где есть дефицит воды и глины.

Если в работе используется глинистый раствор – это может привести к закупориванию водоносной жилы, поэтому потребуется делать промывку водой. Если породы рыхлые или нужно делать скважину большого диаметра, используется метод обратной промывки.

В данном случае вода, которая подается по стволу, впитывается у основания колонны. Чтобы очищать жидкость, нужно сделать отстойники.

Источник: //KolodecOnline.ru/skvazhiny/rotornoe-burenie-skvazhin.html

Бурение скважин роторным методом

Для качественного и комфортного обустройства загородного дома идеальным вариантом является автономное водоснабжение. Для его организации можно использовать такой метод, как роторное бурение скважин. Это – один из самых распространенных методов организации водоснабжения собственного дома или дачного участка.

Метод используется более 140 лет, так как является простым и надежным. Вращательное бурение основано на приведении в действие вращательного элемента, расположенного под землей. Роль привода выполняет электродвигатель или газотурбинное оборудование.

Установки, предлагающие роторный способ бурения, могут быть двух видов: смонтированными на базе какого-либо вида транспорта либо стационарными.

Стационарная установка для роторного бурения скважин

Однако и те и другие в обязательном порядке имеют:

  • двигатель;
  • вышку;
  • ротор;
  • привод;
  • вертлюг;
  • бурильную колонну;
  • напорную магистраль;
  • насос;
  • систему очищения и возврата промывающей жидкости;
  • оборудование для подъема.

Принцип действия установок

Роторное бурение – идеальный метод для формирования колодца или добычи воды в том случае, если в результате нужно получить возможность потребления большого количества чистой питьевой воды. Работать такая скважина должна долго и бесперебойно.

Добиться хороших результатов позволит такое гидротехническое сооружение, как роторная установка.

Схема установки для бурения

Она способна пробурить очень глубокую скважину, воды из которой хватит не только для питьевых целей полива участка, бассейна, но и для прочих бытовых нужд.

У роторного бурения скважин технология довольно проста. Вал с наконечником, представляющим собой долото, опускается в бурильную трубу. Начинается процесс вращения, и при помощи долота порода разрушается. Сам процесс вращения осуществляется при помощи гидротехнической установки.  Для того чтобы разрушенная порода покидала скважину, используется промывочный раствор. Способов его подачи два:

  1. Прямая промывка.  Происходит закачивание в бурильную трубу с помощью насоса, и выдавливание наружу через затрубное пространство.
  2. Обратная промывка. Все происходит противоположно прямой промывке: сначала в затрубное пространство подается промывочная жидкость, а затем при помощи насосов выкачивается вместе с породой из бурильной трубы.

Прямая промывка относительно обратной стоит недорого, что позволяет использовать этот способ владельцам загородных домов. При бурении в промышленных масштабах, например, при разработке нефтяных скважин, более рациональным, хотя и более дорогостоящим, является метод обратной промывки.

Сама очистительная система также состоит из нескольких элементов:

  • желоб;
  • вибросито;
  • гидроциклоны.

Роторная управляемая система

Процесс бурения

Жидкость, подаваемая при использовании метода роторного бурения скважин под большим напором, размывает под долотом грунт, выносит его на поверхность. Там жидкость поступает на очистительные сооружения. Различные фильтры, в том числе вибросито, освобождают жидкость от породы, и вода снова заливается в систему.

Для разных пород могут быть использованы различные типы промывочных жидкостей: чистая вода при работе со скалистой породой или раствор воды с глиной для рыхлого грунта. В отдельных случаях возможен продув скважины сжатым воздухом.

Сама установка для роторного способа бурения скважин представляет собой вышку, к которой прикреплено подъемное оборудование и другие технические приспособления.

В стволе вышки, который переходит в скважину, находится бурильная колонна, приводимая в действие при помощи разных типов двигателей: электрических, внутреннего сгорания, двигателя транспортного средства, ставшего основой для роторной установки.

Вращение бурильной трубы передается на долото, для изготовления которого применяют алмазные, композитные или твердосплавные материалы. Кромка долота может быть либо режущей, либо с зазубринами. Это зависит от характера породы.

Обсадные трубы

Пробуренная скважина – это половина дела. Необходимо произвести укрепление, так как грунт может обвалиться, и все придется начинать заново. Чтобы не произошло обрушения забоя, во время перерыва происходит установка обсадной колонны. Она препятствует проникновению грунта в воду впоследствии и осыпанию стенок скважины.

Ставят обсадную колонну на глубине с 30 до 600 метров. При бурении нефтяной скважины обсадная конструкция должна быть установлена как можно ближе к поверхности земли.

Плюсы и минусы

Роторное бурение скважин на воду – очень распространенный вариант действий в случае необходимости получения доступа к живительной влаге.  У этого метода перед остальными есть ряд преимуществ:

  • высокая скорость процесса;
  • возможность работы с разными видами грунта за счет использования долота с теми или иными гранями, изготовленного из подходящего по жесткости материала;
  • небольшой размер установки и в некоторых случаях ее мобильность.

Есть у метода и недостатки, скорее определенные ограничения.

В некоторых случаях нужно быть внимательными и помнить, что:

  • твердые объекты на пути пролегания скважины – помеха при отсутствии специального оборудования, которое поможет разрушить породу;
  • в зимнее время работа роторной установки невозможна, так как грунт промерзает достаточно глубоко, а промывочная жидкость может застыть;
  • мощность установки зависит от ротора, который очень уязвим.

Источник: //promzn.ru/burenie-skvazhin/rotornoe.html

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.