Классификация способов бурения нефтяных и газовых скважин

 По характеру образования  буровых выработок различают бурение сплошным забоем и колонковое. При бурении сплошным забоем вся порода в буровой выработке разрушается и удаляется из нее механическим способом, сжатым воздухом, водой или горячими газами.

Колонковое бурение является основным техническим способом разведки месторождений твердых полезных ископаемых. Оно также широко применяется  при инженерно-геологических и  гидрогеологических исследованиях и при структурно-картировочных изысканиях нефтяных и газовых месторождений. Кроме того, это бурение применяется для различных инженерных целей. Колонковым способом могут буриться шурфы и разведочные шахты. Колонковое бурение получило столь большое распространение по следующим причинам.

1. Оно позволяет извлекать  из скважины столбики породы  — керна, по которым можно  составить геологический разрез  месторождения и опробовать полезное  ископаемое.

2. Колонковым способом  можно бурить скважины под  различными углами к горизонту,  различными породоразрушающими инструментами в породах любой твердости и устойчивости. Из подземных выработок можно бурить восстающие скважины.

3. Бурить скважины малых  диаметров на большую глубину,  применяя относительно легкое  оборудование.

Буровые долота — основной элемент бурового инструмента для механического разрушения горной породы в процессе бурения скважины. Термин "долото" сохранился от раннего периода развития техники бурения, когда единственным способом проходки скважины было ударное бурение, при котором буровое долото имело сходство с плотничным инструментом того же наименования. По назначению различают 3 класса буровых долот: для сплошного бурения (разрушение горной породы по всему забою скважины), колонкового бурения (разрушение горной породы по кольцу забоя скважины с оставлением в её центральной части керна) и для специальных целей (зарезные долота, расширители, фрезеры и др.). По характеру воздействия на горные породы буровые долота делятся на 4 класса: дробящие, дробяще-скалывающие, истирающе-режущие и режуще-скалывающие. По виду рабочей (разрушающей горные породы) части выделяют шарошечные и лопастные буровые долота. ⁵

Лопастные долота (рис. 4.17) выпускаются трех типов: двух- лопастные, трехлопастные и многолопастные. Под действием нагрузки на забой их лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента – скалывают ее. В корпусе долота имеются отверстия, через которые жидкость из бурильной колонны направляется к забою скважины со скоростью не менее 80 м/с. Лопастные долота применяются при бурении в мягких высокопластичных горных породах с ограниченными окружными скоростями (обычно при роторном бурении).

 Рис. 4.17.  Лопастное долото: 1 – головка с присоединительной резьбой; 2 – корпус; 3 – лопасть; 4 – промывочное отверстие; 5 – твердо-сплавное покрытие; 6 – режущая кромка

 

Шарошечные долота (рис. 4.18) выпускаются с одной, двумя, тремя, четырьмя и даже с шестью шарошками. Однако наибольшее распространение получили трехшарошечные долота. При вращении долота шарошки, перекатываясь по забою, совершают сложное вращательное движение со скольжением. При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее. Шарошечные долота успешно применяются при вращательном бурении пород самых разнообразых физико-механических свойств. Изготавливают их из высококачественных сталей с последующей химико-термической обработкой наиболее ответственных и быстроизнашивающихся деталей, а сами зубки изготавливаются из твердого сплава. Рис. 4.18.  Шарошечное долото: 1 – корпус с резьбовой головкой; 2 – лапа с опорой; 3 – шарошка

 

Алмазные долота (рис. 4.19) состоят из стального корпуса и алмазонесущей головки, выполненной из порошкообразной твердо- сплавной шихты. Центральная часть долота представляет собой вогнутую поверхность в форме конуса с каналами для промывочной жидкости, а периферийная зона – шаровую поверхность, переходящую на боковых сторонах в цилиндрическую.

Рис. 4.19.  Алмазное долото: 1 – корпус; 2 – матрица; 3 – алмазные зерна

 

Алмазные долота бывают трех типов: спиральные, радиальные и ступенчатые. В спиральных алмазных долотах рабочая часть имеет спирали, оснащенные алмазами, и промывочные отверстия. Долота этого типа предназначены для турбинного бурения малоабразивных и среднеабразивных пород. Радиальные алмазные долота имеют рабочую поверхность в виде радиальных выступов в форме сектора, оснащенных алмазами; между ними размещены промывочные каналы. Долота данного типа предназначены для бурения малоабразивных пород средней твердости и твердых пород как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Ступенчатые алмазные долота имеют рабочую поверхность ступенчатой формы. Они применяются как при роторном, так и турбинном способах бурения при проходке малоабразивных мягких и средней твердости пород.

Применение алмазных долот обеспечивает высокие скорости бурения, снижение кривизны скважин. Отсутствие опор качения  и высокая износостойкость алмазов  повышают их срок службы до 200   250 ч непрерывной работы. Благодаря этому сокращается число спуско-подъемных операций. Одним алмазным долотом можно пробурить столько же, сколько 15   20 шарошечными долотами.

Твердосплавные долота отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Развитие горной промышленности требует  увеличения производительности бурения  в 2—4 раза. Для этого необходимо совершенствование механических способов бурения и изыскание новых. Совершенствование  бурильных машин осуществляется за счёт увеличения параметров нагрузки на инструмент, механизации и автоматизации  вспомогательных операций. Перспективно создание вибробуров. Разработано взрывное бурение, которое заключается в непрерывной обработке забоя скважины небольшими зарядами взрывчатого вещества, вводимыми в поток промывочного агента (воздуха или жидкости) в виде ампул (ампульное, или патронное взрывобурение) или непрерывной струи (струйное взрывное бурение). Заряды-ампулы имеют обтекаемую форму и безопасны в обращении, так как смешение невзрывчатых жидких компонентов смеси и образование взрывчатых веществ (ВВ) происходит непосредственно у забоя. Заряды твёрдых ВВ требуют для взрыва больших скоростей удара (не менее 80 м/сек). При струйном взрывобурении взрывчатая смесь из горючего и окислителя в виде плоского жидкого заряда образуется непосредственно на забое и инициируется эвтектической смесью калия и натрия, впрыскиваемой с определенной частотой. Взрывобурение скважин позволяет в 2—5 раз увеличить производительность бурения, особенно в крепких породах.

Проводятся работы по конструированию  аппаратов для создания импульсной струи, периодически выстреливаемой из сопла по забою скважины для так  называемого гидроимпульсного бурения, а также электроимпульсных станков, в которых разрушение породы производится мощным электрическим разрядом.

Большой интерес представляет механизированное бурение вертикальных горных выработок  больших поперечных сечений (диаметром  свыше 3,5 м) — шахтных стволов.

Успехи в создании эффективных  средств и способов бурения базируются на изучении физико-механических свойств  разрушаемых пород, механизма разрушения породы при различных способах и  режимах бурения В стране проводятся фундаментальные работы в области изучения и определения базовых физических свойств горных пород для оценки эффективности основных процессов разрушения породы при бурении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  используемой литературы

1. Ред. Коллегия. Главный редактор — Е. А. Козловский. «Горная энциклопедия» изд. «Советская энциклопедия» 1984—1991
2. Ассонов В. А., Докучаев М. М., К у к у н о в И. М., Буровзрывные работы , М., 1960
3. Воздвиженский Б. И., Скорняков А. Л., Бурение взрывных скважин, М., 1960.. 
4. Вадецкий Ю.В., «Бурение нефтяных и газовых скважин»,изд. Academia 2008г.
5. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб.пособие для вузов.-М:ООО «Недра-Бизнесцентр» 2002
6. Волков А.С., Долгов Б.П., Вращательное бурение разведочных скважин. Учебное пособие для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве.-3-е изд.,перераб и доп-М:Недра

 

¹ http://www.geostrom.ru/?id=12

² http://www.leuza.ru/gti/bur/history.htm

³ http://www.leuza.ru/gti/bur/spos_bur.htm

⁴ http://www.mining-enc.ru/v/vintovoj-zabojnyj-dvigatel/

⁵ http://www.mining-enc.ru/b/burovye-dolota