Don-stroitel.ru

Все о ремонте
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Роторное бурение скважин технология

Роторные буровые установки

В процессе строительства крупных объектов промышленного назначения, а также во время возведения частных домов на слабой почве прибегают к использованию свайных оснований. Ключевая их особенность – способность передавать нагрузку от высотных сооружений на устойчивые слои грунта.

  1. Роторные буровые. Назначение и принцип действия
  2. Конструкция бурильного оборудования
  3. Обсадные трубы
  4. Промывочная жидкость
  5. Роторные установки для бурения: достоинства и недостатки
  6. Заключение

Для изготовления таких фундаментов применяются буронабивные сваи, глубина погружения которых может достигать 75-ти метров. В России максимальная глубина погружения свай составляет обычно 48 метров, чего вполне достаточно для того, чтобы конструкция получилась прочной и надежной. Буронабивные сваи являются в некоторых случаях единственно возможным вариантом строительства на скальных почвах.

Несмотря на то, что технология использования свай применяется давно, выбор методики их устройства требует проведения предварительной георазведки и тщательных изысканий. Что касается оборудования, применяемого для устройства свай, то чаще всего для этого привлекают роторные буровые установки. О том, что они собой представляют, пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.

Роторные буровые. Назначение и принцип действия

Роторные буровые установки

Роторное бурение – это технология, используемая не только во время монтажа буронабивных свай. Она является распространенным методом устройства скважин для любой среды. В частности, именно ротор представляет собой основу оборудования для подготовки разведывательных и эксплуатационных свай под добычу нефти и газа. Он используется на установках, грузоподъемность которых варьируется в пределах от 10-ти до 500 тонн. Глубина скважин, которые можно пробурить благодаря роторному буровому станку, составляет 100-15 тыс. метров.

Основывается бурение на передаче вращательного усилия на буровую колонну от поверхностного ротора с периодическим проворачиванием инструмента. Такое оборудование незаменимо и при необходимости удержания колонны труб, которые могут быть как обсадными, так и бурильными, в процессе выполнения спускоподъемных операций. Ротор представляет собой редуктор, вращение от которого передается на колонну вертикальных труб посредством вала трансмиссий, установленного горизонтально.

Между собой роторы различаются с точки зрения мощности, максимально выдерживаемой статистической нагрузки, а также в плане диаметра проходного отверстия. Если говорить о конструкции, то в этой связи оборудование подразделяют на две больших группы:

  • неподвижное;
  • вертикально перемещающееся путем выполнения возвратно-поступательных движений относительно основания скважины.

За приведение ротора в действие отвечают передачи от лебедки, отдельно взятый мотор или коробка передач. Изменение скорости вращения зависит от того, какой привод лежит в основе работы устройства. С целью восприятия реактивного крутящего момента производители оснащают роторы специальными стопорными механизмами, которые монтируются на столе либо на быстроходном валу.

Для исключения риска преждевременного выхода деталей из строя вследствие трения все подвижные элементы принудительно смазываются. На рынок оборудование поступает в двух вариантах исполнения – с так называемым ПКР (пневматическим клиновым захватом) или без него. Захват используется для фиксации труб.

Говоря конкретнее о сфере применения установок, ставших предметом нашего разговора, необходимо упомянуть, что они привлекаются для достижения следующих целей:

  • Устройство скважин под воду, даже если водный пласт залегает очень глубоко.
  • Сооружение отверстий для дальнейшей добычи нефти, газа и прочих полезных ископаемых.
  • Установка свай глубокого погружения при строительстве фундаментов.
  • Выполнение различного рода поисково-разведывательных операций.

Бурение скважин роторной буровой установкой может выполняться на любой почве, независимо от ее качества – мерзлой, скалистой, песчаной, болотистой и пр. Также немаловажным фактом является то, что работать подобное оборудование способно даже при неблагоприятных погодных условиях.

Принцип действия оборудования сводится к тому, что сам процесс бурения представляет собой последовательное и непрерывное разрушение почвы на месте выполнения работ с параллельной транспортировкой этой почвы на-гора. Вращение рабочих механизмов осуществляется одновременно с эвакуацией отработанного грунта, которая выполняется наиболее оптимальным из перечисленных ниже способов:

  1. Путем прямой промывки глиняным раствором. Плюс такого метода состоит в оперативности очистки скважины от отработанного грунта, но есть и минус – необходимость постоянного подвоза хорошей глины. Этот способ нельзя использовать при бурении скважин для обеспечения водоснабжения, так как глина усложняет процесс определения качества воды.
  2. Обратной водой, которая подается в отверстие под огромным напором, размывает почву на дне и выводит на поверхность грязевую массу.
  3. Потоком сжатого воздуха. Как правило, таким образом отработанный грунт выводится наружу зимой, когда из-за мороза невозможно использовать другие способы отвода.
  4. Путем применения механического шнека.
Читайте так же:
Самый прочный пенопласт

Важно обратить внимание на то, что применение для промывки скважин воды и сжатого воздуха, помимо всего прочего, способствует охлаждению буровой установки, а это положительно сказывается на увеличении срока ее эксплуатации.

Конструкция бурильного оборудования

Роторные буровые установки

В состав роторной буровой установки входят следующие узлы и детали:

  • Буровая вышка, выполняющая функцию опоры для остальных элементов.
  • Двигатель, оснащенный приводом непосредственно на ротор. Как правило, подобное оборудование оснащается электромоторами, но бывают механизмы с дизельным или гидравлическим приводом. Последние называют гидравлическими роторными буровыми установками.
  • Ротор, который обеспечивает возможность роторного движения рабочего органа.
  • Роторный стол, установленный на опорах (чаще всего их две) и соединенный с втулкой.
  • Бурильная колонна, которая, в свою очередь, состоит из трубы, пустой внутри, системы бурильных труб и долота.
  • Насосы, которые необходимы для того, чтобы в скважину непрерывно поступала очищающая смесь. О том, что это за смесь, мы говорили несколькими абзацами выше.
  • Вертлюг для подачи в скважину бурильной жидкости.
  • Талевая система.
  • Система очистки, которая также состоит из нескольких узлов.

Отдельного внимания заслуживает тот факт, что роторные буровые установки могут быть как стационарными, так и передвижными, мобильными, транспортируемыми на объект с помощью железнодорожных платформ либо автомобильных прицепов.

Обсадные трубы

Роторные буровые установки

При бурении скважин в обводненной и неустойчивой почве используют обсадные трубы. Они необходимы для того, чтобы стенки скважины не осыпались. Как правило, в таких случаях применяют специальные установки под названием «Штанга Келли». Это наиболее распространенный сухой метод бурения с применением роторных установок.

Используют его преимущественно для монтажа буронабивных свай в неустойчивой или скальной почве, при этом для ее извлечения привлекают керн-буры, шнеки и прочие аналогичные инструменты. Буровой инструмент устанавливается на штангу Келли – телескопическую трубу, благодаря которой становится возможным бурение на большую глубину.

Вообще без обсадных труб невозможно представить строительство скважин и обустройство месторождений полезных ископаемых. Их помещают в скважину, тем самым предотвращая осыпание породы. Трубы либо вкручиваются друг в дружку, либо скрепляются муфтами, образовывая некое подобие колонны на всей глубине работы.

Промывочная жидкость

Во время бурения роторными установками в скважине происходит непрерывная циркуляция жидкости. Ранее считалось, что она необходима исключительно для вымывания из полости скважины отработанного грунта. Сегодня промывочную жидкость или буровой раствор относят к ключевым факторам, от которых зависит эффективность процесса бурения. Она не только устраняет шлам, но и выполняет ряд других важнейших функций, позволяющих завершить процесс работы и достичь требуемого уровня ее эффективности:

  • Охлаждение бурильных труб и непосредственно инструмента, разрушающего породу.
  • Удержание частиц почвы во взвешенном состоянии.
  • Облегчение разрушения породы.
  • Предотвращение осыпания стенок скважины.
  • Значительное снижение коэффициенты трения.

Роторные установки для бурения: достоинства и недостатки

К преимуществам роторных буровых установок относится их высокая эффективность, маневренность, огромные экономические и практические выгоды применения. Так, применение такого оборудования позволяет бурить скважины на большую глубину, независимо от твердости породы. Также немаловажным плюсом является скорость работы и сравнительно невысокие затраты на обеспечение возможности бурения.

Как уже говорилось выше, использовать буры можно при любой погоде в разных климатических условиях. Если возникает необходимость в обустройстве свай под строительство высотки в городской черте, такая технология является единственно возможной благодаря минимальному, по сравнению с другими способами бурения, уровню шума.

Что касается недостатков, то их не так уж и много:

  • Нельзя использовать, если грунт на объекте промерз.
  • Из-за глинистости промывочной жидкости усложняется процесс изучения слоев почвы.
  • Изменение мощности во время бурения.

Заключение

Как видим, эффективность и значение роторных буровых установок сложно переоценить. Их активно привлекают для бурения скважин в различных отраслях промышленности и народного хозяйства, а в современном строительстве подобное оборудование и вовсе незаменимо.

Если планируется возведение высотного сооружения на слабых грунтах, только путем использования технологии роторного бурения становится возможным воплощение в реальность разработанного архитекторами проекта.

Особенности технологии роторного бурения скважин

Огромное количество владельцев своих участков задумываются о децентрализованном независимом водоснабжении. В этом есть смысл не только потому, что собственная система водоснабжения позволяет избегать всех проблем централизованной, но и потому, что по трубам государственных предприятий водоснабжения течет вода, которую тяжело назвать экологически приемлемой.

Читайте так же:
Герметик для труб водоснабжения снаружи

Установка роторного бурения на базе грузового автомобиля

Установка роторного бурения на базе грузового автомобиля

Определенные проблемы создания своей собственной системы водоснабжения возникают на этапе выбора технологии бурения.

1 Какие особенности технологии роторного бурения?

Роторное бурение скважин это технология, подходящая в том случае, когда необходимо получение большого объема наиболее экологически чистой воды, со стабильной, долговечной работой всей системы. В таких условиях роторный способ бурения находится вне конкуренции.

В целом, роторные буровые установки при их эксплуатации имеют следующие преимущества перед аналогами:

  • Добыча воды в большом объеме;
  • Ротор-бурение имеет длительный срок эксплуатации;
  • Большие объемы воды поставляются стабильно, без перебоев и проблем;
  • Высокое качество добываемой воды.

Роторы буровых установок способны добывать из источника такое количество воды, что ее хватит не только на водоснабжение дома, но и на наполнение различных резервуаров (таких, как бассейн), полив и на нужды еще пары-тройки других зданий. Благодаря этому можно находиться с соседями в условиях кооперации, тем самым не затрачивая колоссальные деньги на обустройство водозабора.

Технология роторного бурения зарекомендовала себя как долговечную и стабильную. Соблюдая все инструкции по работе с роторной системой бурения, и эксплуатации пластиковых труб в ее конструкции, пользователь может быть уверен в том, что срок эксплуатации такой системы будет не менее двух десятков лет.

При необходимости бурения глубоких скважин на воду обычно применяют ротор-бурение. Механизм работы такой системы выглядит так: в бурильную трубу загружают вращающийся вал, который имеет прочный наконечник — долото (например, долото PDC). Нагрузка на долото достигается работой гидравлической установки.

Благодаря данному механизму работы можно достигнуть любой глубины скважины для добычи воды. Промывают скважину от находящегося в ней грунта специальным бурильным раствором, который по трубам подается двумя различными способами:

Процесс бурения

  • Закачивается с помощью специального насоса в бурильную трубу, а затем самотеком попадает наружу через затрубное пространство (так называемая «прямая промывка»);
  • Раствор самотеком проходит в затрубное пространство, а потом с помощью насоса выкачивается вместе с грунтом из бурильной трубы (так называемая «обратная промывка»).

Ротор-бурение такими методами используют даже на нефтяных скважинах.

При этом обратная промывка хороша тем, что благодаря ней добывается больший дебит скважины, потому как водоносный горизонт вскрывается наиболее качественно. Впрочем, без привлечения сложнейшего и высокотехнологичного оборудования при таком методе работы не обойтись, и такое ротор-бурение выйдет весьма затратным по деньгам.

Ротор-бурение прямой промывкой несколько дешевле первого варианта, и именно поэтому для большинства владельцев своих участков данных метод наиболее приемлем и адекватен в ценовом вопросе.
к меню ↑

1.1 Оборудование для проведения работ

Оборудование, которое применяется при роторном бурении, включает следующие компоненты:

  • Вышка;
  • Буровая установка и привод к ней;
  • Ротор;
  • Поршневые насосы; ;
  • Талевая система из кроноблока;
  • Система очистки специальными жидкостями;
  • Вибросито;
  • Желоб;
  • Гидроциклоны (необходимые наиболее часто для нефтяных скважин).

Важно отметить, что существуют не только стационарные роторные установки (такие, как на нефтяных скважинных добычах). Существуют и передвижные версии, что оборудованы специальной платформой, крепящейся на прицепе.

Компактная буровая установка роторного бурения

Компактная буровая установка роторного бурения

При этом в передвижной версии присутствуют всё перечисленное оборудование кроме системы жидкостной очистки. Благодаря данному варианту роторной установки, обладающей маневренностью и способностью изменять свое положение в кратчайшие сроки, можно сэкономить деньги на этапе выбора необходимой скважины.
к меню ↑

2 Этапы и нюансы применения технологии

Ротор-бурение имеет два варианта произведения водозабора:

  • С прямым водотоком;
  • С обратной подачей (обратный водоток).

Первый способ применяется в песчаных, скальных и текучих грунтах, имеющих глубину залегания водоносных горизонтов не более 500 метров.

При данной системе водозабора промывочный раствор проходит по отстойнику к шлангам, а затем попадает в забой. Раствор с выработанной породой движется под давлением между внутренней поверхностью источника и трубами для бурения вверх, и, в конечном счете, попадает в отстойник.

Промывочный раствор изготавливается из глиняных или клеящих веществ. Они должны быть наиболее близки по плотности к той породе, которую ротор буровой установки подвергает разрушению. Такая система применяется и при нефтяных добычах из скважин.

Ротор-бурение работает по принципу раздробления породы в области вращения оси устройства, при этом создается большая вертикальная нагрузка под массой бурового снаряда. На начальных этапах используют долото большого размера, работа которого обеспечивает ротором, что в свою очередь работает за счет двигателя.

Читайте так же:
Обшивка дома сайдингом с утеплителем своими руками

Рабочая часть - долото

Рабочая часть — долото

После завершения бурения устанавливается стальная обсадная труба. Далее используют долото меньших размеров, и, соответственно, меньших размеров обсадную трубу. Такое бурение продолжается вплоть до водоносного слоя. На нефтяных скважинах использую похожий алгоритм работы.

Роторные буровые установки в работе с прямым водотоком имеют неоспоримое преимущество в том, что вся работа делается без крепления скважины вплоть до сотни метров. Впрочем, из-за этого в водоносные слои время от времени может попадать глина, что, в конечном счете, скажется на производительности пробуренного источника.

Ротор-бурение с обратной подачей имеет похожую схему работы. Для данного вида бурения промывочным раствором делают обыкновенную чистую воду. Вода закачивается в пространство между стенками водозабора и установленной буровой колонной.

Далее вода через долото, имеющие специальное отверстие, с помощью насоса поднимается по трубам колонны и закачивается в отстойник. Добыча воды из необходимой скважины производится вращательным глубинным насосом. Преимущества данного метода следующие:

  • Ротор-бурение такого вида осуществляется в 10-15 раз быстрее, чем при прямой промывке;
  • Водоносный пласт не подвергается глинизации;
  • Необходимо небольшое количество обсадных труб;
  • Управляемые параметры скважин: можно создавать как большого диаметра скважины, так и маленького;
  • Роторы буровых установок по такому методу могут работать на нефтяных скважинах.

Рекомендуется использовать роторные буровые установки в местах с хорошо изученной гидрогеологией.
к меню ↑

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

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

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.

Принцип действия установок роторного типа

Схема роторного бурения с промывкой

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

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.

Читайте так же:
Установка станции водоснабжения своими руками

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

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.

Роторное бурение

РОТОРНОЕ БУРЕНИЕ (а. rotary drilling; н. Rotarybohren; ф. forage rotary; и. perforacion por rotacion, taladrado rotativo) — разновидность вращательного бурения, когда породоразрушающий инструмент (долото), которым осуществляется углубление забоя в скважине цилиндрической формы, получает вращение через колонну бурильных труб от ротора буровой установки. Впервые роторное бурение было применено в США в конце 80-х гг. 19 века и велось лопастными долотами с промывкой глинистым раствором. В России роторное бурение было впервые использовано в 1902 в Грозном.

Оборудование для роторного бурения включает вышку, буровую установку с приводом, ротор, буровые поршневые насосы, вертлюг (через него насосы подают промывочную жидкость в бурильную колонну), талевую систему, состоящую из кронблока, блока и крюка, на который в процессе бурения подвешены вертлюг и бурильная колонна, систему очистки промывочной жидкостью, включающую вибросита, желоба и гидроциклоны, приёмные и запасные ёмкости. Кроме стационарных имеются передвижные роторные буровые установки, всё оборудование которых (кроме систем очистки) размещено на платформе автомашины или прицепа, что обеспечивает их манёвренность.

Читайте так же:
Отделка откосов окон снаружи искусственным камнем

Ротор получает вращение от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания через приводной вал. Вращение вала конического зубчатой передачей ротора трансформируется во вращение стола ротора относительно оси скважины. В столе ротора установлены т.н. ведущие вкладыши, которым передаётся вращение стола ротора. Внутри ведущих вкладышей устанавливаются ведущие вкладыши (меньших размеров), внутреннее сечение которых соответствует сечению верхней рабочей трубы бурильной колонны. Форма сечения рабочей трубы бурильной колонны может представлять квадрат, шестигранник, крестовину и т.д. Аналогичную форму должно иметь внутреннее сечение рабочих вкладышей, вращающих верхнюю рабочую трубу бурильной колонны. Основную часть бурильной колонны составляют бурильные трубы. Между ними и долотом устанавливаются утяжелённые бурильные трубы (УБТ), масса которых должна обеспечивать необходимую нагрузку на долото в процессе роторного бурения и работу труб в растянутом состоянии.

Реклама

Рабочая труба бурильной колонны в своей верхней части присоединяется к вертлюгу, через который по гибкому шлангу подаётся промывочная жидкость в бурильную колонну и далее через насадки долота на забой.

Спуск и подъём бурильной колонны из скважины для смены долота осуществляется свечами, состоящими из нескольких бурильных труб. Длина свечи 25-50 м в зависимости от глубины бурения и высоты буровой вышки. Для ускорения процесса свинчивания и развинчивания свечей бурильные трубы оснащаются замками, имеющими конические соединительные резьбы. Под влиянием осевой нагрузки, создаваемой массой УБТ, долото при вращении разрушает породу. Промывочная жидкость охлаждает долото, очищает забой от шлама разбуренной породы и через кольцевое пространство между бурильной колонной и стенками скважины выносит шлам на поверхность. Промывочная жидкость после очистки от шлама (и дегазации, если в этом есть необходимость) поступает в приёмную ёмкость и вновь подаётся в скважину. Пробурив с поверхности Земли 30-600 м, в ствол скважины спускают первую обсадную колонну для крепления верхнего интервала. Первая обсадная колонна (т.н. кондуктор) предназначена для перекрытия слабых неустойчивых пород или возможного притока воды.

После спуска колонну цементируют, т.е. закачивают цементный раствор в кольцевое пространство между обсадными трубами и стволом скважины. После затвердения цемента роторное бурение продолжают долотом меньшего диаметра, которое проходит внутри обсадной колонны.

В зависимости от геологических условий и сложности проходки скважины ствол её может обсаживаться не одной, а несколькими обсадными колоннами, причём каждая последующая колонна меньшего диаметра опускается на большую глубину. Последняя обсадная колонна в нефтяных, газовых, а также гидрогеологических скважинах называется эксплуатационной. Низ эксплуатационной колонны перфорируется. Через перфорированные отверстия нефть, газ или вода из продуктивного горизонта поступает в эксплуатационную колонну.

В современной практике роторного бурения значительно расширился арсенал промывочных жидкостей. Применяются растворы, обработанные различными химическими методами, полимерные и аэрированные растворы, нефтяные эмульсии, в т.ч. инвертные, вода. В ряде случаев целесообразно вести роторное бурение с продувкой забоя воздухом или газом. Последнее особенно целесообразно при вскрытии продуктивных горизонтов с низким пластовым давлением. Эффективность роторного бурения особенно повысилась в последние десятилетия с появлением струйных шарошечных долот, долот с шарошками, армированными твердосплавными штырями и долот с герметизированными маслозаполненными опорами шарошек. В практике роторного бурения получают распространение долота режущего типа, оснащённые сверхтвёрдыми композиционными материалами, естественными и синтетические алмазами и двухслойными алмазно-твердосплавными резцами.

Современные режимы роторного бурения скважин шарошечными долотами в твёрдых и крепких породах характеризуются нагрузками до 1 т на 1 см диаметра долота. Шарошечные долота при роторном бурении могут успешно работать в диапазоне частот вращения от 40 до 200 об/мин. В мягких породах частота вращения более высокая, чем в твёрдых, а нагрузка на долото меньше. При применении режущих долот из сверхтвёрдых материалов нагрузка ещё ниже, а частоты вращения максимально возможные по условиям технологии роторного бурения.

Самая глубокая скважина, пробуренная методом роторного бурения в 1974 в Оклахоме (США), имеет глубину 9583 м. Роторное бурение в США используется как в вертикальных, так и в наклонных скважинах. В CCCP наклонное бурение ведётся только забойными двигателями; в США — комбинированным способом. Прямолинейные участки бурятся роторным способом, а искривления — забойными двигателями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию