БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ

СПРАВОЧНИК ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И БУРЕНИЮ СКВАЖИН НА ВОДУ (СССР 1983г., резидент - Белецкий А.С.)

Содержание справочника по проектированию и бурению скважин на воду

Раздел II.

БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ

Глава 8. СОСТАВ БУРОВЫХ РАБОТ. РЕКОМЕНДАЦИИ И СПОСОБЫ БУРЕНИЯ СКВАЖИН НА ВОДУ

35. Роторное бурение

Роторное бурение (беспрерывное вращательное бурение) состоит в разрушении (крошением, резанием) пород в забое скважины соответствующими долотами и выносе их глинистым раствором, водой или сжатым воздухом при одновременном охлаждении бурового инструмента.

Роторное бурение следует использовать при выполнении следующих условий:

1) хорошо изученный геолого-гидрогеологический разрез участка бурения; 2) заранее разведанные и опробованные водоносные горизонты, для которых имеется подробная характеристика качества и количества воды; 3) горизонты воды характеризуются большими напорами; 4) возможность проведения каротажа скважины; 5) возможность бесперебойной доставки воды и глины к месту бурения.

В настоящее время в нашей стране широкое применение получили следующие виды роторного бурения: с прямой промывкой глинистым раствором и водой (комбинированный), с обратной промывкой водой, с продувкой сжатым воздухом, шнековый.

Роторное бурение с прямой промывкой глинистым раствором

Этот способ имеет некоторые преимущества и может быть рекомендован для бурения различных пород и заканчивания скважины, исключающего кольматацию пласта, а также при применении испытателей пластов, опережающего способа опробования на стадии поисково-разведочных работ.

Роторный способ бурения может быть осуществлен следующими буровыми установками: СБДУМ-150-ЗИВ, УРБ-2, УРБ-2,5А; УРБ-3АМ, 1БА-15В, УБВ-600; БУ80БРД, УРБ-3А3, УРБ-3А2.

Преимущества:

1) высокие механические и коммерческие скорости бурения;

2) возможность бурения пород различной твердости на различной глубине;

3) небольшая металлоемкость конструкции.

Недостатки:

1) при использовании глинистого раствора возникает трудность качественного опробования водоносных пластов и их освоения, что приводит к снижению дебита скважины, требует проведения длительных и сложных работ по ее разглинизации;

2) необходимость снабжения установок водой и качественной глиной;

3) трудности бурения в породах, содержащих валунно-галечниковые включения, поглощающие промывочную жидкость;

4) трудности организации работ в зимнее время при отрицательных температурах.

Роторное бурение с обратной промывкой водой

При этом способе бурения скважину промывают водой, которая поступает на забой между стенками скважины и бурильных труб. Разрушенная порода и вода (шлам) поднимаются с забоя по трубам бурильной колонны и через резиновый рукав поступают в отстойник, где вода очищается от шлама и снова, самотеком, направляется в затрубное пространство скважины. Вода, омывая, охлаждает долото, а затем, смешиваясь с разрушенной породой, всасывается при помощи эрлифта или центробежного насоса в отстойник. При этом уровень воды в скважине должен быть постоянно на 3-4 метра выше статического уровня водоносного горизонта.

Если от устья скважины до глубины статического уровня залегают неустойчивые породы (пески, супеси), то этот интервал закрепляют трубами.

Преимущества:

1) высокие механические скорости бурения в мягких и рыхлых породах, превышающие аналогичные показатели при бурении с прямой промывкой в 1,5-2 раза;

2) высокое качество вскрытия пласта, обеспечивающее высокие дебиты;

3) возможность бурения скважины больших диаметров (до 1200-1500 мм).

Недостатки:

1) возможность бурения только в мягких и рыхлых породах I-IV категорий по буримости;

2) возможность бурения, если уровень подземных вод находится на глубине 3 м и более.

Роторный способ с обратной промывкой водой осуществляется буровыми установками: 1БА115К, FA12, FA20, FA10, PA15.

Этот способ может быть рекомендован для бурения мягких и рыхлых пород, залегающих на глубине до 200-300 м, при необходимости создания мощного контура гравийной обсыпки и сооружения высокодебитной скважины.

Инструмент для вращательного (роторного и колонкового) бурения

Породоразрушающий инструмент для вращательного бурения подразделяют на три основные группы:

1) долота для роторного (беспрерывного) бурения; 2) долота и коронки для колонкового бурения; 3) долота-расширители.

Долота для роторного бурения: лопастные, фрезерные, шарошечные, алмазные.

Лопастные долота: режущие двух- и трехлопастные (табл. 36), истирающе-режущие и ступенчатые (ИР, ИРГ); ступенчато-лопастные (ДСГ3ЛИР, ДСГ3ЛР); пикообразные, шнековые забурники.

Таблица 36

Параметры двухлопастных и трехлопастных долот [18]

Шарошечные долота: одношарошечные; двухшарошечные; трехшарошечные (табл. 37).

Таблица 37

Параметры одно-, двух- и трехшарошечных долот

Шарошечные долота изготовляют нескольких типов, каждый из которых предназначен для бурения определенных пород:

М - легких и вязких пород: мягких глин, мела, песка, соли;

МС - мягких пород с пропластками пород средней твердости;

С - пород средней твердости: плотных глин, песчаников, известняков средней крепости, глинистых сланцев;

СТ - пород средней твердости с пропластками твердых и абразивных песчаников;

Т - твердых и крепких пород: доломитов, плотных известняков, крепких сланцев, абразивных песчаников;

К - крепких и очень крепких пород с абразивными свойствами: кремнистых известняков, кристаллических сланцев, кремнистых песчаников.

В индекс шарошечных долот, кроме буквы, обозначающей тип долота (М, МС и т.д.), входит также буква, указывающая завод-изготовитель, например: Б - Бакинский машиностроительный, В - Верхне-Сергинский машиностроительный, К - Куйбышевский долотный, С - Сарапульский машиностроительный, ОМ или М - Пермский машиностроительный, У - Дрогобычский машиностроительный завод, Л - Ленинградская ремонтно-механическая база.

Алмазные долота: с армировкой торца объемными алмазами (однослойные); с армированием матрицы мелкими алмазами.

Долота и коронки для колонкового бурения: шарошечные колонкового типа, твердосплавные, алмазные, дробовые.

Для бурения скважины с отбором керна применяют колонковые долота (табл. 38) со съемной и несъемной колонковыми трубами.

Таблица 38

Техническая характеристика колонковых долот

При бурении скважин роторным способом в крепких и очень крепких абразивных породах используют шарошечные долота, оснащенные твердосплавными зубками со сферической или породоразрушающей поверхностью (2В-93К, В-970К, 3В-132К, 2К-14ТК).

Для расширения ствола скважины или его участка в интервале водоносного горизонта применяют долота-расширители (табл. 39).

Таблица 39

Параметры долот-расширителей [18]

Инструмент для спуска и подъема бурильных и обсадных труб:

1) элеватор (табл. 40) - для захвата и удержания бурильных и обсадных труб;

Таблица 40

Параметры элеваторов облегченных сварных

2) штропы - для соединения элеватора с талевым блоком;

3) ключи ручные типа РИК, двухшарнирные типа БУ-73-89, геологоразведочные, подвесные универсальные машинные типа УМК-1, машинные типа ОМН и цепные типа КЦМ;

4) переходники типа П, муфтовые М, ниппельные Н;

5) насосы типа "Гном" (табл. 41) для откачки пульпы (шлам с водой).

Таблица 41

Техническая характеристика насосов типа "Гном"

Конструкция скважины при роторном бурении

При роторном бурении скважины обычно имеют следующую конструкцию: шахтное направление, кондуктор, промежуточная колонна, эксплуатационная колонна и фильтровая колонна.

Шахтное направление служит для закрепления устья скважины от размыва глинистым раствором и направления циркулирующего раствора. Направление состоит из трубы длиной 2-6 м. В зависимости от устойчивости верхнего слоя пород направляющая труба спускается в заранее вырытый шурф, после проверки вертикальности ее забутовывают или цементируют.

Кондуктор предназначен для перекрытия горизонта, не подлежащего эксплуатации, или неустойчивых верхних пород, а также для обеспечения вертикальности скважины. Длина кондуктора не должна быть больше 50 м. Затрубное пространство обязательно цементируют от башмака до устья скважины.

Промежуточная колонна устанавливается редко, только при необходимости перекрытия не закрепленных направлением или кондуктором водоносных горизонтов, склонных к обвалам и поглощению промывочной жидкости.

Эксплуатационные колонны являются основными для скважин на воду.

В проекте скважины на воду должна быть составлена спецификация материалов, в которую входят:

1) обсадные трубы с указанием диаметра, длины, общей массы; 2) башмаки к трубам; 3) цемент с указанием марки и количества в килограммах; 4) количество глины в кубометрах; 5) реагенты; 6) количество гравия, его размер; 7) фильтровая сетка (номер и число); 8) проволока фильтровальная; 9) каркас для фильтров.

В спецификации оборудования для бурения скважины указывают также: тип буровой установки, тип насоса и его подачу (в м /ч и л/с), тип и вместимость глиномешалки, тип и производительность компрессора, размеры бурильных и эрлифтных труб (диаметр в мм), оборудование для очистки глинистого раствора.

Содержание справочника по проектированию и бурению скважин на воду: