Основные способы бурения скважин
Бурение скважин – это процесс образования в массиве горных пород цилиндрических полостей небольшого поперечного сечения при помощи специального бурового оборудования.
К основным способам бурения скважин относятся:
- Турбинное бурение.
- Бурение при помощи электробура.
- Роторное бурение.
При роторном бурении долото бурового станка вращается одновременно со всей колонной бурильных труб. Вращение передается через рабочую трубу от ротора, который соединен силовой установкой трансмиссии. Нагрузка на долота создается за счет веса части бурильных труб. Максимальный крутящий момент при роторном бурении находится в зависимости от степени сопротивления горной породы по отношению к к вращению долота. Почти 90 % от общемирового объема буровых работ выполняются данным способом.
При турбинном бурении скважин долото соединяется с валом турбины турбинного бура, которая приводится в действие движением жидкости, находящейся под давлением. Нагрузка также, как и при роторном бурении, создается за счет веса части бурильных труб. Самый большой крутящий момент обусловлен степенью сопротивления горных пород вращению долота. Он определяется при помощи инженерных расчетов и не зависит от таких параметров, как механических свойств разбуриваемых горных пород, частоты вращения долота, осевой нагрузки и т.п. Коэффициент передачи мощности от источника энергии к разрушающему инструмент при турбинном бурении гораздо выше, чем при роторном. Недостатком турбинного способа бурения скважин является невозможность осуществлять регулирование режима бурения, а также высокая энергоемкость процесса и высокий уровень амортизационных затрат.
При использовании электрических буров вращение долота выполняется электрическим двигателем переменного тока, как правило трехфазного. Энергия к долоту передается с поверхности при помощи кабеля, располагающегося внутри бурильных труб колонны. Буровой раствор циркулирует таким же образом, как и при роторном бурении. Кабель помещается внутрь колонны через приемник тока, находящегося на вертлюгом. Сам электробур присоединяется крепится к нижнему концу бурильной колонны, а долото к его валу. Преимущество электродвигателя перед гидродвигателем заключается в независимости частоты вращения и других параметров от объема подаваемой жидкости, а также ее физических свойств и глубины скважины. Еще одним преимуществом является возможность управления двигателем с поверхности. К недостаткам относятся сложность подвода энергии, а также необходимость в герметизации электрического двигателя от бурового раствора.
Классификация буровых станков
Буровой станок – это буровая машина, которая устанавливается на самоходной платформе или передвижной раме и используется для бурения скважин.
Типология буровых станков и комплексов различает основные параметры для их эксплуатации. К ним относятся место использования, вид выполняемых работ, способ передвижения, метод бурения, используемое питание. Буровые станки и комплексы используются в таких отраслях промышленности как строительство, нефтегазовая, горнодобывающая, геологоразведочная.
Буровые станки, которые используются в нефтегазовой отрасли, классифицируются по:
- Методу бурения: шнековые (разрушение горной породы осуществляется резцовым способом с одновременным ее выбросом на дневную поверхность); шарошечные (разрушение горной породы происходит ударным способом в результате которого она истирается и доставляется на поверхность воздушным потоком); ударно-вращательные (разрушение горных пород осуществляется при помощи ударного механизма, а вынос благодаря работе компрессора).
- Типу бурового вращателя. Различают два основных вида вращателей - подвижный и шпиндельный. Станки с шпиндельными вращателями считаются устаревшими и в основном применяются для комплектации скважин глубиной до 200 метров на небольших предприятиях. Подвижный вращатель дает возможность бурить скважины практически любой глубины.
- По глубине выполняемых работ различают глубинные комплексы (более 6000 метров), машины средней глубины бурения (до 6000 метров) и машины поверхностного бурения (до 600 метров).
- По способу перемещения - переносные, переносные ручные, самоходные, стационарные буровые комплексы.
- По типу ходового устройства различают станки на пневмоколесном, гусеничном колесно-рельсовом ходу.
- Способу передвижения - несамоходные и самоходные буровые комплексы.
- По схеме бурения различают буровые станки с фронтальной и радиально-фронтальной схемой бурения.
- По типу двигателя привода хода различают дизельные, электрические, а также пневматические буровые комплексы.
