Главная страница » Что такое роторное бурение скважин на воду

Что такое роторное бурение скважин на воду

  • автор:

Как выполняется роторное бурение скважин на воду

Роторное бурение скважин — распространённый способ, при котором усилие на рабочую колонну подаётся с роторного вращателя. Роторные буровые установки могут быть как стационарными, так и мобильными.

Что такое роторное бурение скважин

Для начала разберем, что вообще из себя представляет роторное бурение скважин и каковы его альтернативы? Одним из самых привычных способов устройства водозаборной выработки пока признают шнековое бурение.

Однако шнековая технология не позволяет пройти скальные коренные породы. Применяемый в шнековом бурении винтовой бур не способен разрушить известняк. А ведь нередко бывает, что нужно забуриться именно в него, т.к. вышележащие слои не отличаются стабильным и достаточным для эксплуатации дебитом.

osobennosti-i-glubina-izvlecheniya-v-raznyh-tipah-skvazhin.jpg

Колонковая и шнековая буровая технология не предоставляет возможность пройти скальные горные породы. В случае устройства скважины на известняк эффективней и экономичней использовать роторный метод бурения

Потому роторная технология, используемая ранее только в горнодобывающей отрасли, и стала внедряться в сферу устройства частных водозаборных сооружений. Ее рабочим элементом является находящееся в забойной части скважины долото. С помощью долота разрушаются связные и несвязные грунты, дробятся скальные коренные породы.

Выемка же разрушенной горной породы осуществляется с помощью жидкости, которая подается к забою через рабочую колонну или же затрубное пространство. Это 2 разных способа бурения, каждый из которых будет подробно рассмотрен далее.

Диаметр долота превышает диаметр рабочей колонны, что позволяет:

  • сократить энергозатраты на весь процесс бурения (мощность здесь расходуются непосредственно только на проворачивание с усилием долота в забое, а потери на трение рабочей колонны о стенки скважины сводятся к минимуму);
  • предохранить большую часть элементов рабочей колонны от повреждений, а также стенок пробуренной скважины от разрушения;
  • создавать внушительные по диаметру скважины (к примеру, до 70 см) при крайне внушительных глубинах.

Таким способом можно формировать водоносные скважины, глубиной в 300 и более метров, т.е. бурить водозаборные выработки для снабжения водой дачных массивов и поселков.

Итак, определение: бурение по роторному принципу – это такой способ разработки скважины, при котором усилие на долото в забое передается от роторного вращателя через рабочую колонну. Ее собирают из штанг – узких стальных труб, которые присоединяются последовательно друг к другу по мене углубления в землю.

А вот в расчистке ствола выработки и забоя от шлама применяется поданная под напором вода. Благодаря такому решению постоянно разбирать и собирать буровую колонну для извлечения керна как в колонковом бурении не нужно.

Нагнетаемая в выработку жидкость сразу решает две важные задачи: освобождает путь буровому снаряду для производства дальнейших работ и производит промывку скважины, необходимую для подготовки водозабора к эксплуатации.

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.

Плюсы и минусы метода

Среди бурильных методов водозаборных скважин роторный способ считается одним из популярных. Такая методика распространена по всему миру.

К достоинствам относится следующее:

  1. Габариты. Вся конструкция для роторного бурения занимает мало места.
  2. Возможность перевозки оборудования. Благодаря небольшим размерам установку можно размещать на специальных платформах для дальнейшего перемещения.
  3. Универсальность. Роторный тип бурения можно применять при более широком спектре условий, чем ударную технологию, поскольку возможно использование многих насадок. За счет этого получится обрабатывать любые типы грунтовых слоев.
  4. Быстрота. Благодаря особенностям бурения вращательным способом производительность труда намного выше, чем ударным методом.

Но имеются и некоторые недостатки. Проблемы могут возникать следующие:

  1. Когда почва промерзает, это препятствует бурению роторным методом. В таком случае лучше всего воспользоваться ударной методикой, которая подходит и для работ в зимних условиях.
  2. Глинистость раствора. Она провоцирует появление трудностей во время изучения слоев.
  3. Изменение мощности. Значение зависит от показателей ротора, достаточно уязвимой детали во всей конструкции.

Оборудование для роторного бурения скважин

Ротор является основным механизмом станка для одноименного метода бурения. Вращатели различают по мощности, статической нагрузке, диаметру отверстия под колонну из труб. По конструкции роторы бывают неподвижными или перемещающимися в вертикальной плоскости. Они рассчитаны на бурение скважин глубиной 100-1500 м, выдерживают нагрузку 10-500 т.

Кроме основного предназначения (вращения инструмента), ротор служит удерживающим устройством бурильных и обсадных труб при выполнении спуско-подъемных операций. Еще ряд механизмов и устройств обеспечивают продвижение породоразрушающего снаряда в горный массив.

В состав роторной буровой установки входят:

  1. Вышка — на ней размещаются и подвешиваются бурильные трубы. Сооружение устраивается в виде мачты на 1-2 опорах или каркаса башенного типа на 4 опорных точках.
  2. Буровой насос поршневой — служит для закачки в скважину промывки. Работает в составе комплекса оборудования для приготовления раствора и его очистки.
  3. Вертлюг — через него промывочный раствор от насоса попадает в буровую колонну. Устройство крепится на крюке в верхней части вышки.
  4. Талевая система с лебедкой и блоками — обеспечивает спуск и подъем колонны.
  5. Элеватор — с его помощью производятся захват и удержание труб.

В состав оборудования входят долота шарошечные и алмазные, стропы для присоединения элеватора к талевому блоку, переходники различных типов, грязевые насосы для откачки пульпы. Промывка при роторном бурении — прямая или обратная с применением глинистого раствора, воды.

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.

a10.jpg

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.

Роторная буровая установка в работе (видео)

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.

2132484.jpg

Смена породоразрушающего инструмента

Несмотря на тщательно просчитанную геометрию лопастей и армирование твёрдыми сплавами, долото буровое всегда будет самым изнашиваемым инструментом роторной буровой установки. Его регулярная замена — неотъемлемая составляющая рабочего процесса. Для этих целей используются так называемые «свечи» — блоки из нескольких труб. В зависимости от высоты буровой вышки и глубины скважины, длина свечи может варьироваться от 20 до 50 м. С целью упростить свинчивание, трубы оснащают замками с конической резьбой.

rotornoe_burenie.jpg

Обсадные трубы

Пересекаемые скважиной породы частично укрепляются за счет применения глинистого раствора, но полноценное предотвращение осыпания стенок выработки достигается их обсадкой стальными трубами. Закончив бурение в заданном интервале, проходку скважины приостанавливают для монтажа обсадной колонны. Ближайшая к поверхности часть конструкции называется кондуктором.

При укреплении стенок выработки придерживаются следующих правил:

  • диаметр обсадной трубы должен быть меньше сечения выработки: колонна опускается в скважину свободно;
  • глубина, начиная с которой делают перерыв в бурении для установки обсадной крепи, находится в пределах 30-600 м;
  • стенки водозаборных выработок обсаживают цельнотянутыми трубами длиной 6-13 м, для изготовления кондуктора используют сварные стояки Ø426-478 мм;
  • затрубное пространство заполняется цементной тампонажной смесью.

В сложных геологических условиях устанавливают несколько обсадных колонн разного диаметра. Трубы меньшего размера располагаются в глубоких горизонтах.

Особенность нижнего звена конструкции заключается в том, что эта труба является эксплуатационной и перфорируется для проникновения воды внутрь колонны.

obsadnie_truby_1_big.jpg

Промывочная жидкость в буровых роторных работах

Жидкие среды, используемые для бурения, укрепляют стенки выработки в рыхлых породах, удерживают буровой шлам во взвеси, не давая ему осаждаться, и выносят его на поверхность, не загрязняют подземную воду. Трение колонны о стенки скважины и охлаждение долота, способствование разрушению породы на забое — это тоже функции промывки.

В качестве буровых растворов применяются следующие жидкости:

  1. Вода техническая. Применяется при строительстве водозабора в устойчивых породах и песках, где статический уровень жидкости ≥3 м. Диаметр скважин <200 мм.
  2. Глинистый раствор. Для его приготовления используют каолиновые и бентонитовые глины. При смешивании с водой частицы породы слипаются между собой и образуют гелеобразную жидкость, в которой влага находится внутри пространственной структуры ячеек.
  3. Раствор аэрированный. Применяется в интервалах с поглощением промывки и при входе в слабонапорные водоносные пласты. Представляет собой обогащенную воздухом техническую воду или глинистый раствор. Аэрация осуществляется 2 способами: реагентным (добавлением в жидкость поверхностно активных веществ) и подачей сжатого воздуха от компрессора. Обогащение промывки воздухом способствует снижению загрязненности водоносного горизонта элементами промывочной жидкости.
  4. Нестабильный раствор технического крахмала. Перемешивается 1 час в глиномешалке с добавлением к 1 м³ воды 40-50 г сухого порошка. Смесь распадается через 3-4 дня. Используется при бурении низконапорных пластов, включающих мелкозернистые пески, что позволяет не проводить разглинизацию скважины, как в случае применения раствора глины.
  5. Водные растворы гипана — гидролизованного полиакрилонитрила. Его использование в песчаных горизонтах снижает водоотдачу пласта из-за образования эластичной корки на стенках скважины.

1493818350_r35.jpeg

Схема роторного бурение скважины с прямой промывкой.

Расчет стоимости

Итак, человек решил произвести бурение у себя на дачном участке с помощью именно роторного метода. Делается это достаточно легко. Однако всегда стоит помнить об издержках, которые будут сопровождать данную работу. В действительности этот метод бурения не является самым дешевым.

При расчетах в обязательном порядке нужно учитывать следующие составляющие и затраты на них:

provolochnye-filtry-1-250x166.jpg

При расчете расходов для бурения скважины, необходимо учесть расходы на фильтры.

  1. Стоимость полипропиленовых труб, которые делаются либо из металла, либо из пластика;
  2. Обустройство рабочей площадки как необходимая мера проведения работ, связанных с бурением скважин под воду.
  3. Транспортировка буровой установки к объекту проведения работ. Здесь стоимость может быть самой разнообразной. Все напрямую зависит от габаритных размеров роторной системы. Зачастую для транспортировки бывает достаточно полугрузового автомобиля.
  4. Непосредственно бурение, которое никогда не отличалось низкой стоимостью;
  5. Стоимость фильтров. Стоит учитывать тот факт, что при бурении скважин обязательно нужно использовать фильтры глубокой очистки воды, чтобы на выходе получалась чистая вода. Для этого используются самые разнообразные фильтры. Они могут удерживать только механические частицы, которые содержатся в воде, а также устранять другие химикаты. В зависимости от этого в разных скважинах используется определенное количество фильтров той или иной очистки.

Именно по этим данным и формируется окончательная смета проведения всех работ, связанных с бурением скважины роторным способом. Как понятно, здесь нет ничего особенного. После подсчета можно уже делать непосредственные выводы о целесообразности проведения работ, связанных с бурением.

Роторное бурение скважин на воду

Роторное бурение скважин на воду

Проходка глубоких скважин на известняк осуществляется самоходными буровыми агрегатами, смонтированными на шасси автомобиля МАЗ или КАМАЗ. Технологический процесс ведется разрушающим инструментом. Это двух или трех шарошечные долотья соответствующего диаметра, предусматривающего тот или иной тип погружного насоса. Разрушение породы происходит под действием вращения долота, которое передается ей через бурильную колонну. Таким образом, установленный на платформе двигатель внутреннего сгорания через сцепление и карданный вал придает вращение ротору. В свою очередь, ротор через квадратное устройство вращает бурильную трубу. В интервале, между трубой и долотом завинчивается УБТ (утяжеленная бурильная труба). Это делается с целью увеличения нагрузки всей колонны на забой. По завершении бурения начального интервала, в скважину опускается кондуктор, то есть, обсадная труба. Цель кондуктора заключается в удержании неустойчивого грунта стенки ствола и перекрытии водоносных горизонтов через затрубное пространство.

Роторное бурение скважин на воду

Для удаления из забоя разбуренной породы, в забой под давлением нагнетается промывочная жидкость. Далее бурение осуществляется долотом меньшего диаметра, но уже внутри обсадной колонны, до проектной глубины.

Соединение обсадных труб производится посредством переходника. В зависимости от конструкции скважины, в водоносный горизонт опускается эксплуатационная колонна. И известковый пласт выдавливает воду на поверхность, которую через определенное время нужно проверить на предмет пользования.

Особенности роторного бурения

Долото предусматривает бурение пород самой высокой категории по твердости. Вымывание разрушенной породы производится непрерывным бурильным раствором. Раствор закачивается вовнутрь трубы буровым насосом, причем раствор выходит на поверхность земли через затрубное пространство. Такой прием называется прямой промывкой.

Но есть способ промывки с внешней стороны обсадной колонны, с выходом раствора через внутреннюю полость бурильной трубы. Этот процесс, называемый обратной промывкой, лучше вскрывает водоносный горизонт и достигает большего дебита скважины .

Роторное бурение скважин на воду

Достоинства роторного бурения

Роторное бурение считается более прогрессивным и производительным способом бурения. При этом скорость проходки во много раз выше ударного. Роторный в 3-5 раз снижает стоимость буровых работ, в целом.

К числу преимущества роторного бурения артезианской скважины на воду с использованием пластиковых труб относится:

&#8212; качество воды, независимое от поверхностных и грунтовых вод, канализационных стоков;
&#8212; дебит, который достаточен для обеспечения водой, расположенных вблизи жилых домов.
&#8212; стабильность наличия воды;
&#8212; отсутствие железных соединений, как в минерализации, так и соприкосновении воды с металлической обсадной трубой.

Недостатки роторного бурения

&#8212; Приготовление и применение глинистого раствора.

&#8212; Попадание и смешение глины с водоносным слоем.
Происходит при промывке забоя глинистым раствором и процессе закрепления стенок ствола. Особенно, если наблюдаются слабые мощности и давление водоносного горизонта

&#8212; Невозможность обнаружить водоносный слой, не закрепив стенки обсадными трубами.

&#8212; Большой расход глины и воды при приготовлении глинистого раствора.

&#8212; Возникает потребность в утеплении трубопроводной системы узла приготовления раствора в зимних условиях.

Стоимость роторного бурения скважины

Ценовая линейка бурения артезианской скважины на воду складывается:
• Проезд буровой установки к месту проведения работ;
• Работы по устройству площадки;
• Бурение самой скважины;
• Стоимости обсадных и пластиковых труб;
• Стоимости фильтра.

Исходя из такой стандартной раскладки, 1 погонный метр проходки составляет порядка 60 У.е.

Роторный способ бурения нефтяных скважин

Роторное бурение скважин на воду

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:

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

Роторное бурение скважин на воду

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.

Роторная буровая установка

Читайте также:

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.

Роторное бурение скважин на воду

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

Роторное бурение скважин на воду

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

Роторное бурение скважин на воду

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.

Роторное бурение скважин на воду

Установка роторного бурения.

Бурильная колонна состоит из отдельных труб, что соединены с ведущей трубой и между собой &#8211; 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 &#8211; раствор воды с глиной. В некоторых случаях скважину продувают сжатым воздухом.

Технологические особенности бурения

Роторное бурение скважин на воду

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 скважин — этапы и особенности

Роторное бурение считается одним из наиболее распространенных вариантов создания скважин для подачи воды. Данный способ наилучшим образом подходит для разработки месторождений в полускальных и скальных породах, с залеганием жилы не ниже 150 метров. Основным технологическим отличием данного метода добычи является необходимость дополнительной промывки забоя от породных отходов при помощи специальных растворов.

Этапы и особенности роторного бурения

Чтобы минимизировать затраты на добычу артезианской воды при роторном бурении, перед проведением основных работ обязательно нужно выполнить ряд условий. Все они являются этапами производства и необходимы для оценки целесообразности применения данного способа.

Первым среди всех этапов является проектирование. Наряду с ним производится одновременное разведывание скважины. В процессе проведения расчетов, проектанты обязаны учесть предельное значение расхода потребляемой воды и подготовить спецификацию по подбору оборудования для обслуживания готовой скважины. Все эти действия дано право производить компаниям, получившим специальную лицензию.

Если условия удовлетворяют запросам заказчика и нормативным требованиям, то следующим этапом становится разработка месторождения. Для выполнения задачи используется вышка с буровым снарядом – долотом. Установка может быть передвижной или стационарной.

Методика добычи роторным бурением состоит из нескольких последовательных шагов:

  1. Обустройство места работы, размещение основной и вспомогательной техники.
  2. Изготовление основного ствола с использованием насадки-вращателя. На данном этапе производится и запуск жидкости, необходимой для очистки пробуренного отверстия и выноса на поверхность разрушенного грунта.
  3. После того, как глубина и диаметр пробуренного отверстия будет соответствовать проекту, производится монтаж обсадной колонны. Данная конструкция необходима для защиты от обрушения пробуренного забоя и от просачивания грунтовых вод, и может быть изготовлена из различных материалов. В последнее время наибольшую популярность приобретают пластиковые трубы, так как они просты в установке, имеют долгий срок разрушения и низкую стоимость по сравнению с другим видом труб.

Дальнейшая разработка месторождения, которая будет длиться до достижения нормативных значений глубины, указанных в проекте, будет вестись с применением бура-долота меньшего диаметра и размера, что обеспечивает создание необходимой формы скважины.

Последним шагом является освоение месторождения, включающее в себя замер производительности и очистку добытой жидкости. На данном этапе производится и обустройство прилегающей территории, которое завершается подключением насосной станции.

Что касается стоимости работ, то этот показатель является индивидуальным. На его величину оказывают влияние основные характеристики грунта, глубина залегания и сила водоводной жилы, а также диаметр отверстия, которое нужно пробурить и облагородить.

Преимущества и недостатки данного метода

Роторное бурение является одним из наилучших способов добычи жидкости там, где ее запасы и напор велики. Оно не имеет аналогов в том случае, когда есть возможность постоянной подачи промывочной жидкости (для скальных пород чистой, а для неустойчивого грунта, склонного к осыпанию, – воды с примесью глины).

Добыча, которая ведется, следуя данной методике, является наименее трудозатратной. Кроме того, установка занимает небольшое пространство, что позволяет использовать данный метод на небольших участках.

Среди прочих преимуществ использования данной технологии следует отметить, что использование долота позволяет получить отверстия большого размера, объем запасов в которых позволит удовлетворить потребности мощного потребителя или же группы домохозяйств.

Плюсом использования данного метода является его сравнительно невысокая себестоимость. Также данный метод бурения можно назвать самым быстрым. Технология производства позволяет прорабатывать до 1 тыс. погонных метров в месяц, что недостижимо при использовании шнековой или колонковой методики.

Роторное бурение скважин — этапы и особенности

Среди недостатков данного метода добычи следует отметить то, что он не может быть реализован в условиях, когда температура на градуснике опускается ниже нулевой отметки. Это связано с тем, что спецжидкости для промывки замерзают. В южных регионах такой проблемы не возникает, поэтому работы могут производиться круглогодично.

Данный вариант добычи воды может стать одним из наиболее перспективных в условиях необходимости создания скважин на территориях с полной застройкой, а также на земле промышленных предприятий. Он незаменим там, где водяные жилы залегают на глубине от 10 до 150 м, так как не требует сложной подготовки и особых условий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *