Как бурят скважины. Способы бурения.

Бурение есть технологический процесс, для получения отверстий на поверхности земли. Иначе это называется бурение скважин.


Отличительной особенностью скважин является малая величина соотношения диаметра и глубины. Существует масса способов бурения скважин.


Скважины применяются для добычи полезных ископаемых, в разведке минеральных запасов,в горном деле для взрывных и строительных работ,


для бурения артезианских скважин воды для водообеспечения


Приблизительное представление о процессе бурения каждый может получить на основе имеющегося жизненного опыта, например, из опыта сверления отверстий при помощи дрели. Если продолжить аналогию дальше, то сверло следует сравнить с инструментом, разрушающим горную породу в самой нижней части скважины, иначе говоря на ее забое. Такие инструменты носят название бурового долота, а в некоторых специальных видах бурения- буровой коронкой.


Вращение к сверлу в дрели переносится через стержень от зажимного патрона дрели, нечто подобное используется и в бурении скважин, с небольшой разницей, что длина скважины в сотни и тысячи раз больше любого отверстия в. Следовательно приходится использовать специальную соединяемую колонну труб. Обычно их называют бурильными трубами, а отдельные составные части - свечами.


Следовательно, в забое скважины в процессе бурения находится долото, которое соединяется с бурильными трубами. В верхней части скважины на поверхности земли, иными словами- на устье, бурильные трубы закрепляются в специальным механизмом для передачи им и долоту вращения. Этот механизм называется ротором, а в некоторых бурильных устаановках - вращателем.


При сверлении металлаили дерева, разрушенный материал извлекается из отверстия по спиральным канавкам сверла. Такой способ применяется и в бурении скважин. Анологичный инструмент называется шнеком, а способ бурения- шнековым. Такой метод используется при бурении неглубоких скважин- до нескольких десятков метров. С увеличением глубины скважины в современном бурении разрушенная порода выводится специальной промывочной жидкостью, которая закачивается насосами через бурильные трубы, выходит из отверстий долота захватывает частицы горной породы и по затрубному пространству между стенками ствола скважины и наружной поверхностью бурильных труб выносится на поверхность. Там она фильтруется и снова загоняется в скважину. Процесс повторяется в течение всего процесса бурения. Качественная очистка скважины возможна при определенных параметрах промывочной жидкости – вязкости, плотнсти.


Существует понятие скорость бурения- это расстояние, проходимое буром или долотом за единицу времени..


По мере увеличения глубины бурения скважин энергия на вращение бурильных колонн возрастает и тратится понапрасну. Увеличивается износ труб, аварии с ними учащаются. Еще в конце 19 века изобретатели пытались найти способ вращения бура при неподвижной бурильной колонне. В 30х годах эта проблема была решена при промощи использования промывочной жидкости не только для поднятия породы, но и для вращения трубины, этот метод бурения назвали турбинным. Существует и гидравлический забойный двигатель винтового тппа. Он работает по принципу существующих винтовых насосов, но по обращенной схеме: при прокачке жидкости вращается вал двигателя.


Применяются и другие виды двигателей- электрические и пневматические. Соответственно двигатели называются электробуром и пневмоударником.


При износе долота его следует заменить на новое. Бурение останавливают, останавливаются насосы и вся колонна бурильных труб извлекается по частям из скважины. Эти операции носят название спуско- подъемных. Для их выполнения применяют специальные механизмы и устройства, это в первую очередь мощное полиспастное устройство и лебедка - талевая система. Она состоит из металлических тросов, кронблока на верху буровой вышки и комбинации талевых блоков. Талевая система рассчитана на подъем колонны массой в несколько сот тонн.


Изношенное долото заменяется новым и вся колонна бурильных штанг опускается в скважину в обратном порядке- это трудоемкийи длительный процесс, так как каждую бурильную трубу или свечу приходится соединять резьбовыми устройствами- замками.


После завершения бурения ствол скважины должен быть закреплен. Такое крепление нужно для скважин, используемых для долгой работы, например водоподъемных, эксплуотационных нефтяныхи газовых. Укрепление достигается специальной колонной обсадных труб и последующим их цементированием для более прочной связи труб с горной породой стенок скважины.


Как правило имеет вертикальное направление. Поддержание такого направления – сложная задача для бурения. Скважины из за ряда причин постоянно искривляются. Нередко искривление приводит к осложнениям, а порой – к гибели скважины.