Способы, виды и разновидности бурения скважин

<123 4 5 6 7 >

Способы и виды бурения скважин делят на две неравные группы по способу разрушения породы на забое скважины: механическое разрушение породы породоразрушающим инструментом и разрушение породы другими физическими способами.

Основной объем бурения скважин выполняется традиционным способом - механическим разрушением породы на забое скважины породоразрушающим инструментом. В этом основном способе можно выделить около двух десятков разновидностей бурения, различающихся применяемой техникой и технологией, а также областями применения.

Первое разделение видов механического бурения скважин на две подгруппы связано со способом удаления разрушаемой породы с забоя скважины.

Первая подгруппа – виды бурения без циркуляции очистного агента для удаления породы с забоя скважины, когда разрушенная порода удаляется другими способами.

Вторая подгруппа - механическое вращательное бурение с циркуляцией очистного агента – это основные виды бурения разведочных, эксплуатационных и технических скважин.

Вторая группа - физические (немеханические) способы разрушения породы для бурения скважины начали разрабатываться еще с пятидесятых годов прошлого столетия, но многие из них так и остаются на стадии опытных работ, в виду большой сложности и энергоемкости. Реально из этой группы применяются в небольших объемах несколько способов: – гидромониторное, взрывное, термическое бурение. До настоящего времени некоторые из этих методов бурения остаются «новыми» и остаются весьма перспективными, по мере развития науки и техники они могут получить эффективное применение для бурения скважин в будущем.

Основные способы, виды и разновидности бурения приведены в таблице 2.

Способы, виды и разновидности бурения Таблица 2

Способы, виды и разновидности бурения	Параметры бурения	Главные области применения
Катего-рия пород	Глубина скважин до, м	Диаметр скважин мм
Ударно-канатное	I - XII		140 - 700	Разведка россыпей. Бурение на воду (раньше).
Бурение неглубоких скважин без циркуляции очистного агента	Мелкое ударное бурение	I –III		93 – 168	Инженерная геология, Геологоразведка. Малое водоснабжение. Взрывные сейсмоскважины. Взрывные при открытой разработке в угольных карьерах. Технические скважины (в строительстве )
Медленно-вращательное и комбинированное	I – V	30 - 50	112 – 250
Бурение задавливанием и винтобурение	I – III	24 - 40	50 – 65
Вибрационное, виброударное и виброударно-вращательное	I – IV I - V		93 – 168
Шнековое	I - IV (V)		60 -250
Механическое вращательное бурение с циркуляцией очистного агента	Геологоразведочное	Бескерновое (со сплошным забоем)	I – XII	Не ограничена	73 – 151 (250)	Геологоразведочные скважины на интервалах, где не нужен керн.
Колонковое	Простые снаряды	Твердосплавное	I – VIII	» 1500	36 - 151	Целесообразно до глубин скважин до 200 – 300 м, глубже лучше применять ССК.
С резцами из СТМ	V - VIII		36 – 112
Алмазное	VI - XII		36 – 93
Простые снаряды с забойным механизмом	Гидроударное Ударно-вращательное Вращательно-ударное	VI –XI IX - XII	≈ 500 » 1500	59 – 151 59 - 76	С твердосплавными коронками. С алмазными коронками против заполирования алмазов и самозаклинивания керна.
Пневмоударное Ударно-вращательное	VI - XI	» 500	76 - 300	В сухих и слабообводненных скважинах.
(до1000)	С компрессором высокого давления.
С забойным двигателем		» 1500	59 - 76	Для отклонения интервала скважины при направленном бурении.
Специаль-ные снаряды с подъемом керна без подъема труб	Снаряды со съемным керноприемником (ССК, КССК, Logyear)	V – XI (XII)	1500 – 3500	46 – 93 (47 -145)	При глубине скважин более 200 – 300 м. Современный прогрессивный вариант.
Снаряды (Комплекты) с гидро (пневмо) транспортом керна или шлама КГК, КПК	I - V	300 - 500	76- 250	Прогрессивный метод, но только в слабых породах. Прогрессивный вариант с кольцевым пневмоударником для твердых пород.
Механическое вращательное с циркуляцией очистного агента	Эксплуатационное	Бескерновое	Бурение эксплуата-ционных скважин на нефть и газ	Роторное	I - XII	(с горизонтальным окончанием до 13000м)	120 - 490	Доразведка и добыча и нефти, конденсата и газа. (Применялось до 2008 года)
С подвижным вращателем с верхним приводом
Турбобуром	V - XII
Гидравлическим двигателем
Электробуром		146 - 390
Бурение водозаборных и гидротермальных скважин	I - IX	200 - 350 2000-2500	112- 350	Добыча воды, рассолов и гидротепла
Бурение геотехнологических скважин	I - IX	50 -700	70 - 500	Добыча ТПИ (уран, сера, железо и др.)
Бурение технических, научных и вспомогательных скважин	I - XII	10 - 12300	70 - 900
Физические способы разрушения горных пород	Гидромониторное бурение	I - IV	В сочетании с добычей ТПИ.
Термодинамическое бурение	VI –XII	Для бурения взрывных скважин.
Взрывное бурение	V - XII	Эффективно, но опасно.
Термостатическое плавлением	VI - XII	Опытное.
Плазменное бурение	VI - XII	Опытное.
Электроимпульсное бурение	IV - VII	Опытное.
Лазерное бурение		Опытное.
Кавитационное бурение		Опытное.
Реактивное		Опытное.
Магнитострикционное		Опытное
Ультразвуковое и другие		Опытное

Условия бурения скважин.

. Свойства горных пород и характер разрушения пород при бурении

Бурение – это разрушение горной породы на забое скважины.

Чтобы успешно бурить, надо знать физико-механические свойства пород, их состав происхождение, условия залегания. Большая часть свойств горных пород могут измеряться и оцениваться при геофизических исследованиях скважин.

Свойства пород можно условно разделить на физические – собственные свойства пород, независящие от внешнего воздействия, и механические – проявляющиеся при воздействии на породу внешних усилий.

Физические: - плотность, - пористость, - зернистость, - слоистость, - сланцеватость, - устойчивость, - трещиноватость, - выветрелость, - кавернозность, - влажность, - влагоемкость, - водопроницаемость - и мелкие другие.

Механические: - твердость, - прочность (на сжатие, сдвиг, растя- жение) -динамическая прочность, - упругость, - пластичность, - хрупкость, - вязкость, - анизотропность, - абразивность - и другие менее важные

Обобщенное свойство горной породы сопротивляться разрушению на забое скважины и изнашивать породоразрушающий инструмент в процессе бурения называется - буримость.

Буримость– комплексный показатель, зависящий от состава, твердости, прочности, абразивности, структуры, трещиноватости и многих других физикомеханических свойств пород. По буримости для вращательного механического бурения все горные породы делятся на XII категорий. Правильное определение категории буримости важно для решения двух задач:

- грамотный выбор породоразрушающего инструмента и параметров режима бурения.

- объективное нормирование буровых работ;

Существуют методики количественного (приборного) определения вспомогательных показателей для оценки категорий буримости пород:

- по твердости (прочности) породы – «твердость по штампу» - р_ш

- по объединенному показателю - р_м_{, =}3 F_д⁰^,8∙ К_абр_, где F_д – динамическая прочность, К_абр– коэффициент абразивности.

В производственных условиях буримость обычно определяется геологом по официальной таблице «Классификация типичных представителей горных пород по буримости» и по скорости углубки при стандартных условиях бурения.

Таблица 3