Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Содержание

Бурение скважин на воду: технология, принципы, способы

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Потребность дачного или загородного участка в воде приводит к тому, что необходимо сделать колодец или скважину на даче. Именно из недр земли можно достать чистую воду круглый год. Бурение скважин на воду – это сложный процесс.

Существует несколько способов бурения, различающихся технологическими особенностями и применяемыми для этого механизмами.

Рассмотрим технологии, которые чаще всего применяют буровики для создания водоносных скважин «на песок» и «на известняк».

Основные способы

Выделяют несколько основных видов бурения:

  • С помощью ротора. Бурильщики скважин на воду позаимствовали эту технологию у нефтяников. Разрушение породы происходит за счет механического воздействия шарошечного долота. Ротор вращают с помощью привода внутреннего сгорания, который обычно установлен на машине. Такой способ подходит, когда приходится проходить известняк и скальные включения. Породу после разрушения шарошечным долотом поднимают на верх специальным буровым раствором. Еще этот способ называют бурением с промывкой.
  • Ударно-канатный способ. Этот метод был позаимствован у китайцев. Суть его заключается в ударе о породу груза, который сбрасывают с большой высоты в специальных трубах. Для ударно-канатного способа применяют стаканы и желонки. Первый вариант подходит для глинистых почв. Желонка имеет клапан, который при ударе о землю раскрывается и захватывает часть породы. Стакан же удерживает почву при подъеме за счет того, что она глинистая и прилипает к его стенкам. Желонку рациональнее использовать в песчаных почвах и при достаточной их рыхлости. Стакан больше подходит для той местности, где больше глины и вязкой земли. Ударно-канатный способ прохождения и выемки почвы – это самый медленный и трудоемкий вид создания скважины. Его достоинства – простота организации и минимум приспособлений.
  • Бурение на воду водой (гидробурение). Гидробурение – это простой способ бурения рыхлых и песчаных почв. В этом случае обходятся без забурника, а всю нагрузку по заглублению инструмента несет в себе вода, которая подается вниз под большим давлением. Конечно, если попадаются камни и твердые вкрапления, процесс сильно тормозится. Но в остальном – это самый быстрый способ. Правда, максимальная глубина бурения не превышает 15-20 метров. Зато возможен большой выбор внутреннего диаметра горловины от 50 мм до 300 мм, да и насос подойдет более простой (здесь описан насос для скважины 15 метров).
  • Гидробурение с забурником. В этом случае полая штанга оснащается забурником. Используют не чистую воду, а специальный раствор из воды и бентонитовой глины, которая укрепляет стенки скважины. Выбранная порода вымывается этим раствором в шламоотстойник. Можно пробурить скважину почти любой нужной глубины. Но так как для этого потребуется много полых труб, то структура шахты скважины будет иметь телескопическое строение.
  • Шнековое. Простой и дешевый способ сделать скважину любой глубины. Единственное ограничение – песчаные почвы. Бур-керноприемник с помощью вращения заглубляется в почву. Необходимо заранее иметь подготовленные обсадные трубы. За день можно «вгрызться» в почву и на сорок метров, поэтому во избежание обсыпания стенок  необходима быстрая установка обсадных труб.
  • Забивание штангой или бабкой (перфоративное бурение). Распространенные в последнее время «абиссинские колодцы» бурят с помощью копья, надетого на железные штанги. Малый диаметр и глубина скважины позволяет осуществлять работу вручную. Забивание штангой предпочтительно в том плане, что нагрузка на резьбы идет только на растяжение. Поэтому к их качеству предъявляются менее строгие требования, чем в случае забивания бабкой.

На видео показаны принципы технологии бурения:

//www..com/watch?v=FoYzsTH7O3A

После того, как вы пробурили скважину, вам нужно определиться с выбором насоса (подробнее тут).

Какая технология используется чаще всего?

Здесь всё зависит от проектной глубины скважины и состава почвы на участке. Исходя из данных геологоразведки, подбирают наиболее оптимальный способ.  Также нужно понимать, как найти воду для скважины.

Для бурения артезианских скважин применяют роторный способ. Это метод наиболее обоснован экономически, экологически и дает скважины различной глубины и диаметра в рыхлых почвах со скальными вкраплениями.

Суть его заключается в следующем:

  • На конце ротора, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания, располагается специальный бур. Он измельчает породу.
  • В скважину подается вода под давлением. Она размывает почву.
  • Далее вода выводится наверх по полому каналу ротора. Эту технологию еще называют «бурение с промывкой»
  • После установки обсадной трубы большого диаметра, работа идет меньшим долотом-буром.
  • По завершению буровых работ необходимо произвести т.н. «разглинизацию» скважины. Нужно это из-за того, что водно-глиняный раствор засоряет поры, по которым артезианская вода будет поступать в скважину.

Достоинства перед другими способами:

  • Скорость бурения выше, чем у других способов;
  • Не требуется большого количества заранее заготовленных обсадных труб;
  • Стоимость работ существенно ниже, чем в случае ударно-канатного, шнекового и водного методов;
  • Можно проходить через известняковые слои до нужного водоносного горизонта;
  • Возможность создания песчаных фильтров путем засыпки песка в пространство между обсадными трубами и стенками скважины.

На видео – описание роторной буровой установки:

Принципы и правила

Работу нельзя начинать «на авось». Для начала нужно узнать у соседей, как обстоят дела у них, проверить почву на наличие вкраплений скальных пород и состав, произвести геологоразведку.

Подумать о том, какой водяной насос для скважины вы будете использовать. Здесь можно ознакомиться с ценами. Современное оборудование имеет множество возможностей.

Для того, чтобы наладить бесперебойное и энергоэкономичное водоснабжение, можно оснастить насос реле давления. Тут можно ознакомиться с ценами.

Ударно-канатное бурение рациональнее осуществлять в местах с песчаными почвами. Там этот метод позволит проходить максимальное количество метров за раз.

Бурение полым ротором, через который водный раствор вымывает почву, является самым распространенным. Он наиболее обоснован экономически и позволяет осуществлять работы на разных видах почв и в достаточно сжатые сроки.

Гидробурение – это простой и быстрый способ обзавестись скважиной глубиной 15, а то и 20 метров. Необходимо лишь чтобы почва была доступна для быстрого вымывания.

Перфоративное бурение (под «абиссинский колодец») – доступен каждому. С помощью забивания металлических труб с наконечником можно дойти до первого водоносного слоя.

Шнековый метод позволяет бурить скважины любой глубины и диаметра и в твердом грунте. Правда, этот метод не подходит для песчаных почв.

Источник: //2Gazon.ru/voda/vodozabor/skvazhiny/texnologiya-bureniya.html

Способы бурения. Бурение глубоких скважин Классификация способов бурения

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Модуль3 Тема3

Целевоеназначение скважины и ее глубинаопределяют способ бурения скважины,тип и состав бурильного инструмента.Существует целый ряд классификацийспособов бурения.

В качестве самойприемлемой и логичной нами приводитсяклассификация С. С. Сулакшина, хотя иона не достаточно полно охватывает всеспособы бурения и требует некоторойкорректировки. В табл. 3.

1 дана классификацияспособов бурения скважин по С. С. Сулакшинус некоторыми уточнениями.

Вданной классификации выделены трикласса бурения пород, определены группыпо характеру воздействия на горныепороды, отнесены к определенным группамспособы бурения.

Таблица 3.1

Классификация способов бурения скважин

Бурение породСпособ бурения скважин
КлассГруппа (по характеру воздействия)
I. Бурение с помощью породоразрушающих инструментов1. Механическое (дробление, резание, скалывание,истирание, уплотнение пород)1.1. Вращательный1.2. Ударный1.3. Задавливанием (силовой)1.4. Вибрационный1.5. Ударно-(вибро-)вращательный
II. Бурение без породоразрушающих инструментов2. Гидравлическое (размыв, дробление, истирание, скалывание пород)3. Термическое (дробление, плавление)4. Взрывное(дробление, скалывание)5. Электрическое (плавление, дробл.)2.1. Гидродинамический2.2. Гидроударный2.3. Гидроэрозионный2.4. Гидроимпульсный и др.3.1. Термодинамический3.2. Термоэлектрический и др.4.1. С применением твердых взрывчатых веществ4.2. С применением жидких взрывчатых веществ5.1. Электроискровой или электроим-пульсный
III. Комбинированные способы бурения пород6. Гидромеханическое7. Термомеханическое8. Взрывомеханическое6.1. Гидромониторно-вращательный7.1. Термовращательный7.2. Вращательно-термоэлектрический8.1. Взрыво-вращательный

В практике наиболеешироко применяются механические способыбурения, а из них самое широкоераспространение имеют механическоевращательное бурение глубоких скважинпри производстве ГРР на нефть и газ иколонковое бурение – на твердые полезныеископаемые.

Из способов IIкласса в промышленности применяютсялишь огневое бурение (из группы термическихспособов) при проходке взрывных скважинв карьерах и гидродинамический способбурения – для сооружения дренажныхскважин в благоприятных горно-геологическихусловиях. В табл. 3.

2 приведены основныехарактеристики механических способовбурения скважин (по С. С. Сулакшину).

Механическое вращательное бурение глубоких скважин

При проведениискважины выполняются три основныеоперации:

1) разрушение горнойпороды на забое;

2) удалениеразрушенной породы с забоя;

3) крепление стенокскважины.

Привращательном бурении две первых, аиногда и все три операции совмещаются.Разрушение горной породы на забоеявляется главной операцией,так как она характеризует скоростьпродвижения забоя скважины– механическую скорость проходки.

Скважиныбурят в самых различных геологическихи климатических условиях глубиной отнескольких сот до нескольких тысячметров. Поэтому существуют разные типыбуровых установок, каждый из которыхудовлетворяет требованиям, возникающимпри бурении в определенных условиях.

Основнымпараметром буровой установки являетсягрузоподъемность, определяющаяконструкцию и характеристики буровогои энергетического оборудования, входящегов состав установки.

Весбурильной колонны может достигатьмногих десятков (и даже сотен) тонн,поэтому для эксплуатационного и глубокогоразведочного бурения вращательнымспособом промышленностью выпускаютсябуровые установки грузоподъемностью50, 75, 125, 200 и 300 т.

Например, для буренияскважин глубиной 1200–2200 м существуютбуровые установки БУ-50 и БУ-75Бр, длябурения скважин глубиной до 3000 мприменяются буровые установки Уралмаш-5Д,Уралмаш-6Э, а для бурения скважин глубинойдо 5000 м – буровые установки Уралмаш-ЗДи Уралмаш-4Э, буровые установки БУ-125 иБУ-200.

Для бурения еще более глубокихскважин применяется буровая установкаБУ-300.

В зависимости отназначения буровые установки припроизводстве ГРР на нефть и газподразделяются на три категории:

  • Установки для бурения неглубоких скважин (структурно-поисковых и разведочных). Отличаются малой грузоподъемностью (1–50 т) и мощностью (15–600 л. с.). Почти все могут монтироваться на транспортных средствах (передвижные, самоходные буровые станки и установки).
  • Установки для глубокого поисково-разведочного и эксплуатационного бурения отличаются наибольшей грузоподъемностью, общая мощность привода их достигает 3000–4000 л. с.
  • Установки для освоения, испытания и капитального (подземного) ремонта скважин. Применяются для разбуривания цементных пробок при освоении и испытании, а также для буровых работ при капитальном (подземном) ремонте скважин. Также в большинстве случаев монтируются на шасси автомобиля.

Кроме того,существуют ручные буры, мотобуры идругие переносные и самоходные станкии установки для бурения неглубоких(мелких) скважин.

Механическоевращательное бурение глубокихпоисково-разведочных и эксплуатационныхскважин осуществляется, как правило,роторным способом и с помощью забойныхдвигателей (турбобуров, электробуров).

Источник: //StudFiles.net/preview/6451984/

Способы бурения скважин: самые популярные методы, классификация буровых методов

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Способы бурения скважин могут быть самыми разнообразными. Как правило, они отличаются по технике проделывания отверстий и обслуживания. Выбор способа бурения скважин зависит от целевого назначения ямы, что часто показывает презентация на своих слайдах. Наиболее распространенным является колодец для дачных или хозяйственных нужд.

Классификация буровых методов

С профессиональной точки зрения классификация способов бурения скважин зависит от принципа физического воздействия. Из них выделяют следующие типы:

  • технологический;.
  • горизонтальный;
  • огнеструйный, или термический;
  • гидродинамический;
  • взрывной;
  • электрофизический;
  • альтернативный.

Первый тип бурения является наиболее распространенным и стандартизованным. Специальный инструмент для выдалбливания породы предоставит любая строительная компания. При желании можно сделать небольшое уклонение в сторону. Бурение наклонно направленных скважин поможет обойти места с твердым неподатливым грунтом.

Горизонтальный метод для бурения скважин используется в случае прокладки коммуникаций. Бурить отверстия достаточно трудно, и не каждая строительная фирма может предоставить надлежащее оборудование.

Третий вариант используется в качестве вспомогательной меры при бурении скважин с особо твердым грунтом. Принцип действия основан на разогревании породы до 2300° С, вследствие чего она будет отслаиваться. Техника для такого типа бурения скважин своими руками заключается в использовании горелки с подающимся потоком керосина или сжиженного кислорода.

Гидробурение скважин на воду своими руками предусматривает пробивание почвы с помощью мощного напора. Иногда грунт попросту превращается в полое отверстие. Если он слишком твердый, в земле делается надлом, а все остальное выбивается долотом.

Бурение инженерно-геологических скважин при взрывном типе происходит с помощью специально направленного взрыва. В данном случае взрывчатку нужно погружать в наполненные водой трубы. При детонации грунт выходит наружу с жидкостью.

Электрофизический вариант — практически безопасный способ, представляющий собой разрушение породы с помощью электрического разряда. Существует 2 разновидности данного метода: пробурить можно электрогидравлическим путем, когда разряд подается в воду, и электроимпульсным, когда ток взаимодействует с содержащейся в грунте влагой.

Еще один вариант — альтернативные способы бурения скважин на воду. Термомеханический метод представляет собой разогревание грунта с последующим его удалением буровыми установками.

Глубинный электротермический способ предусматривает применение бура с подающимся в него разрядом электрического тока. Использование таких способов крайне ограничено ввиду того, что они трудоемкие и дорогостоящие.

Оба метода предназначены для работ в условиях вечной мерзлоты: в северных регионах или в Антарктиде.

Технические методы

Даже современные способы бурения скважин, предназначенные для рытья на частных участках, невозможно представить без проверенных временем установок. Оборудование нетрудно раздобыть, и его использование не будет слишком затратным. Способы бурения шпуров и скважин шнековым типом предполагают применение большого долота с разрезающими земляную породу лопастями.

В процессе вращения бур углубляется, выталкивая наружу грунт. Этот метод не предназначен для рытья слишком глубоких скважин (только от 30 до 50 м). Как правило, данная техника применяется на песчаных и мягких почвах и для отвода воды из песчаных слоев.

Шнековым способом бурить дешевле всего. Инструмент перевозят на обыкновенном грузовике, который можно арендовать и установить в предполагаемом месте. Буровой с легкостью просверлит на участке колодец. Однако у шнекового способа есть свои недостатки, среди которых невозможность сверления слишком твердых каменистых почв. Также установка с трудом прорывает липкий глинистый грунт.

Есть и роторное бурение скважин, технология которого во многом схожа с предыдущей. Движение происходит через буровую колону, на конце которой установлено специальное долото. Двигатель приводит в действие конструкцию вращательным способом посредством ротора. Для устойчивости к поверхности прицепляют утяжелительные трубы. А чтобы вывести наружу грунт, в колону подается жидкость.

Роторный способ бурения достаточно производителен. Ввиду глубокого проникновения в землю (до 1200 м) его часто применяют для раскопок артезианских скважин.

Мощность буровой установки позволит пробить даже твердый неподатливый грунт. При желании роторный аппарат можно использовать для бурения ручным способом.

Среди недостатков можно отметить высокий расход воды и глины, предназначенной для очистки скважины. Липкая глина может засорить водный горизонт.

Ударно-канатный способ бурения скважин не требует большого количества техники и приспособлений, потому он считается самым дешевым.

Для того чтобы оборудовать установку, понадобятся такие инструменты: лебедка, тренога, ударная «чаша» со стреловидным дном и полой внутренностью.

Сам принцип выкапывания скважины ударно-канатным способом основан на том, чтобы методично приподнимать «чашу» с помощью троса, привязанного к треноге и закрепленного лебедкой. Работать лучше нескольким людям, так как требуется наличие не одной пары рук.

Несмотря на свою простоту и дешевизну, ударный метод имеет массу недостатков. Он действенен только при работе с мягким и вязким грунтом. Твердая каменистая почва пробиваться будет с огромным трудом.

Ударно-канатное бурение скважин неудобно тем, что в чашу постоянно будет забиваться грунт, из-за чего его постоянно нужно очищать. Но главный недостаток заключается в очень длительном процессе рытья.

Колонковый способ бурения относится к разряду «вращательных». Принцип действия основан на том, чтобы с помощью тяжелого стержня (в профессиональных кругах его называют «керном») просверлить крепкий неподатливый грунт. Когда почва разрыхляется, ее подымает наружу винтовой прибор.

Само приспособление создано специально для твердой почвы, поскольку колонки оборудованы алмазными резцами. В процессе бурения в трубу подается вода, чтобы облегчить рытье. Так как данный метод подходит для твердой земли, его часто используют, когда требуется бурение скважин зимой. Этот способ рассчитан на небольшой диаметр отверстий. Обычно оно должно быть не шире 20 см.

Рытье отверстия для добычи ценного материала

Способы бурения скважин на нефть и газ немногим отличаются от рытья стандартных отверстий на воду. Основное отличие заключается в мерах безопасности и в технике установления прочного колодца. Перед началом процесса всегда тщательно изучается грунт.

Рытье скважин на газ и нефть всегда осуществляется путем стандартного технологического бурения. Использование дополнительных термических и электрических аппаратов невозможно.

Чаще всего отверстие выкапывают роторным методом, поскольку он глубоко проникает и может выбивать крепкие породы. Проходка выгрызается специальными лопастями с крупными зубцами и широким шагом.

Затем скважина продувается воздушными пушками или обрабатывается газожидкостными смесями.

Для добычи нефти оптимальным является колонковый способ. Этот метод позволяет делать небольшие уклоны, а иногда даже и горизонтальные скважины. Колонки способны пробивать наиболее крепкие породы, однако дистанция углубления меньше на 300-500 м, а почва тяжело выталкивается наружу.

При раскопках нефти и газа не менее важным процессом является крепление скважин. Это защищает колодец от тектонических сдвигов и облегчает выход ресурсов наружу.

Самый простой способ усилить проход — зацементировать стенки с помощью обсадных труб. В только что пробуренный колодец опускаются трубы чуть меньшего диаметра, а в пространство между стенками заливают цементный раствор.

Чаще всего обсадная конструкция остается в проходке и поддерживает свод.

Методы использования

Способы эксплуатации скважин предполагают пути выталкивания нефти на поверхность. Эти методы отличаются продуктивностью действия, а их установка зависит от глубины, прохода и прочности грунта.

Выбор способов эксплуатации скважин исходит от давления в стволе. Рассмотрим несколько самых популярных и часто применяемых на практике вариантов использования таких отверстий.

Лучше всего это покажет специально подготовленная презентация.

Источник: //kolodetsoved.ru/skvazhini/samye-populyarnye-sposoby-bureniya-skvazhin.html

Роторное бурение скважин: технология, принцип работы и особенности

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

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.

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.

Когда применяется метод

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.

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

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Многие владельцы загородных домов стремятся обустроить автономное водоснабжение своего дома.

Это позволит им не только избежать всех неприятностей и расходов, которые связаны с использованием централизованного водоснабжения, но и получать более чистую и качественную воду, которая намного лучше той жидкости, что течёт в трубах водоканала.

Но для реализации такой системы водоснабжения на участке необходимо пробурить скважину на воду. Многие владельцы выбирают именно роторное бурение, которые имеет существенные преимущества перед другими технологиями. в конце статьи поможет вам лучше понять суть метода.

Особенности технологии

Для начала определимся, что такое способ роторного бурения.

Это особая технология бурения скважин, которая применяется в том случае, если необходимо, чтобы гидротехническое сооружение давало большие объёмы экологически чистой питьевой воды.

При этом скважина будет отличаться стабильной и долговечной работой. В этом случае данный способ подходит лучше, чем какая-либо другая технология бурения.

Роторная буровая установка и сама технология имеют следующие преимущества перед другими бурильными конструкциями и методиками:

  • Скважина, пробуренная таким способом, будет обладать высокой производительностью, то есть давать воду в большом объёме.
  • Долговечность гидротехнического сооружения.
  • Подача воды из скважины осуществляется стабильно (без снижения уровня и перебоев).
  • Качество добываемой жидкости будет на высоте. Её смело можно использовать в питьевых целях.

Такой способ бурения скважин позволяет получить гидротехническое сооружение, которое будет обладать настолько высоким дебетом, что воды из источника хватить не только для водоснабжения жилого дома, но и для полива огорода, наполнения бассейнов и других резервуаров, а также для удовлетворения различных технических нужд.

Важно: чтобы не тратить большие деньги на обустройство скважины роторным методом, можно скооперироваться с соседями, ведь одного такого источника хватить для обеспечения нужд нескольких жилых домов.

Роторная буровая установка используется в том случае, если необходимо бурить глубокую скважину на воду. Суть метода заключается в следующем: в бурильную трубу опускается вал с наконечником в виде долота. Во время вращения вала долото разрушает породу. Вращение осуществляется за счёт функционирования гидравлической установки.

Чтобы очищать скважину от находящейся в ней породы, используют специальный промывочный раствор. Он подаётся в проходку по трубам. При этом может использоваться два способа подачи:

  1. Бурильный раствор закачивается в бурильную трубу при помощи специального насосного оборудования. После этого он выдавливается наружу через затрубное пространство. Такой метод называется прямая промывка. Именно он показан на видео в конце статьи.
  2. Второй способ делается иначе. Раствор подаётся в затрубное пространство, а затем при помощи насосного оборудования выкачивается из бурильной трубы вместе с измельчённой породой. Этот метод называется обратная промывка.

Важно: обе методики роторного бурения используются не только для создания скважин  на воду, но и в нефтедобывающей отрасли.

Способ обратной промывки имеет одно неоспоримое преимущество – с использованием такой методики можно получить гидротехническое сооружение с большим дебетом, поскольку вскрытие водоносного слоя происходит наиболее качественно. Среди недостатков стоит назвать необходимость привлечения сложной высокотехнологичной техники, поэтому данная методика более дорогостоящая.

Преимуществом роторного бурения с прямой промывкой можно назвать его относительную дешевизну в сравнении со вторым методом. Именно поэтому данный способ чаще всего используется при бурении скважин на воду на территории частных владений.

Внимание: промывочный раствор изготавливается из клеящих или глинистых веществ. Причём по плотности эти вещества должны быть максимально приближены к той породе, в которой производится бурение.

Оборудование

Роторное бурение невозможно осуществить без  специального оборудования, которое включает следующие приспособления и механизмы:

  • вышка;
  • ротор;
  • буровая установка с приводом;
  • насосное оборудование поршневого типа;
  • буровой вертлюг;
  • механизмы и оборудование для выполнения очистки при помощи промывочного раствора;
  • талевая система, состоящая из кроноблока;
  • желоб;
  • вибросито;
  • гидроциклоны (обычно используются при бурении нефтяных скважин).

Важно: при роторном бурении могут использоваться стационарные установки и передвижные вышки на платформе с прицепом. Стационарные конструкции применяются при бурении нефтяных скважин.

В мобильной версии буровой установки для роторного бурения есть все вышеперечисленные составляющие механизмы, кроме системы очистки при помощи промывочного раствора.

Этапы бурения

При бурении скважины роторным способом можно организовать забор воды одним из перечисленных ниже способов:

  • С прямой подачей воды. Главное преимущество такой методики состоит в том, что первые сто метров проходки можно выполнять без укрепления стенок скважины обсадными трубами. Однако недостаток состоит в том, что в водоносные слои могут попадать частицы измельчённой породы или глины из промывочного раствора. В итоге это негативно может сказаться на самой скважине, поскольку производительность источника уменьшится.
  • С обратной подачей. Данная методика имеет больше преимуществ, которые мы опишем дальше.

Первый тип добычи воды организуется на скальных, песчаных и текучих грунтах. При этом глубина залегания водоносного слоя не должна быть более 500 м.

В такой системе водозабора бурильный раствор транспортируется к шлангу по отстойнику и только после этого попадает в проходку.

Промывочная жидкость движется под давлением с измельчённой породой между внутренней поверхностью забоя и бурильными трубами вверх. После этого она попадает в отстойник.

Технология роторного бурения основана на том, что дробление породы происходит благодаря вращательным движениям бурового снаряда. Она выглядит следующим образом:

  1. Благодаря массе долота создаётся значительная вертикальная нагрузка. В начале бурения используется долото больших габаритов. Оно приводится в действие благодаря роторному двигателю.
  2. Когда процесс бурения завершён, выполняется установка обсадной трубы.
  3. После этого используют долото меньшего размера. В пробуренную проходку устанавливается обсадная труба меньшего сечения, чем на начальном этапе.
  4. Бурение продолжают до момента вскрытия водоносного горизонта.

Технология бурения с обратной подачей воды очень напоминает описанную выше методику. Только здесь вместо промывочного раствора используется обычная чистая вода. Технология выглядит следующим образом:

  1. Промывочная жидкость закачивается между стенками проходки и установленной бурильной колонной.
  2. Обратная добыча воды осуществляется при помощи глубинного насоса.

Среди преимуществ методики бурения с обратной подачей воды можно назвать следующие моменты:

  • Роторное бурение скважин с обратной промывкой осуществляется в 10-15 раз быстрее, чем методика бурения с прямой промывкой.
  • В водоносный горизонт не попадает глина из промывочного раствора.
  • Используется минимальное количество обсадных труб.
  • Можно управлять параметрами скважины. Так, можно соорудить гидротехническое сооружение как небольшого, так и внушительного диаметра.
  • Данная методика роторного бурения подходит для выполнения нефтяных скважин.

процесса роторного бурения скважины на воду:

Особенности технологии 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.

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.

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.

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.

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Источник: //superfb.site/biznes/promyshlennost/sposoby-bureniya-skvazhin-tehnologicheskie-printsipy-i-osobennosti-osnovnyh-metodov.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

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