Главная › Новости

Буровая техника и технологии бурения инженерно-геологических скважин

Опубликовано: 06.09.2018

малогабаритная буровая установка ts-15

| на главную |

Бурение скважин выполняется для изучения геологического разреза, т.е. для выявления последовательности залегания пластов, их мощности состава, плотности, консистенции, влажности, водоносности, а также для отбора образцов пород и последующего испытания в лабораторных условиях. Для этой цели применяется ручное и механическое бурение. Ручное бурение выполняют ударно-вращательным или ударно-канатным способом. Механическое бурение осуществляется вращательными, ударно-механическими и вибробуровыми установками.

Методы разведочного бурения

Преимуществами шнекового способа являются: высокая механическая скорость бурения в песчаных и глинистых грунтах, большой процент времени чистого бурения (при шнековом бурении процесс проходки и выдача грунта на поверхность совмещаются - pppa.ru), незначительные затраты времени на монтажно-демонтажные работы и вспомогательные операции, возможность отбора керна при использовании специального инструмента. Важным является также то обстоятельство, что в шнековом бурении используется промывочная жидкость.

Бурение буровой установкой УКБ 12/25 2 скважины по 10 метров

Винтовое бурение заключается в том, что шнековую колонну со спиральным долотом завинчивают в грунт на такую глубину, при которой её можно будет извлечь без вращения из скважины. Его целесообразно использовать при проходке водоносных песков, глинистых грунтов скрытотекучей консистенции, илов, торфов и др.

Вращательное шнековое бурение. Винтовой способ бурения

При ударно-канатном бурении кольцевым забоем проходка скважины производится за счет сбрасывания на забой скважины или забивки в грунт кольцевого наконечника, в результате чего грунт заполняет его внутреннюю полость и извлекается на поверхность.

Ударно-канатное бурение кольцевым забоем

Забивное бурение может быть использовано при проходке всех разновидностей связных глинистых грунтов.

Забивной способ бурения

Основными преимуществами колонкового бурения являются: возможности проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород, сравнительно большая глубина проходимых скважин, достаточно хорошо разработанная и освоенная технология бурения, сравнительно небольшие мощности, затрачиваемые на бурение, возможность получения качественного керна.

Вращательное колонковое бурение. Способ бурения с промывкой глинистым раствором и водой

Способ бурения «всухую»

Вибрационное бурение основано на внедрении в породу кольцевого наконечника - виброзонда. Внедрение в грунт такого наконечника происходит благодаря тому, что под действием вибрации зонда в очень сильной степени ослабевает лобовое и боковое сопротивление грунта и зонд под действием собственного веса и веса вибратора погружается в грунт.

Вибрационное бурение

Геофизические методы используют при инженерно-геологических исследованиях состава и свойств пород и геологических явлений, как правило, при инженерно-геологической съемке. Наиболее широкое применение в практике изысканий нашли следующие методы: электрические, сейсмические, радиационные, магнитные, термометрические - pppa.ru. Геофизические методы существенно ускоряют и повышают качество и точность инженерно-геологической съемки. Эти методы используют для изучения в естественных условиях процессов и явлений, происходящих в горных породах, а также для изучения физико-механических свойств горных пород, распределения этих свойств в пространстве и изменения их во времени.

Электроразведка основывается на изучении условий прохождения электрического тока в различных грунтах. При этом используются либо естественные, либо искусственные электромагнитные поля. Поскольку одним из основных параметров горной породы является ее удельное электрическое сопротивление, то, измеряя его, можно получить геоэлектрический разрез, который имеет прямую однозначную связь с геологическим.

Геофизические работы

В процессе проводки скважины подъемная система выполняет различные операции. В одном случае она служит для проведения СПО с целью замены изношенного долота, спуска, подъема и удержания на весу бурильных колонн при отборе керна, ловильных или других работах в скважине, а также для спуска обсадных труб. В других случаях обеспечивает создание на крюке необходимого усилия для извлечения из скважины прихваченной бурильной колонны или при авариях с ней.

Подъемная система буровой установки

Подготовка талевого каната к оснастке

Оснастка талевой системы

Лебедка буровой установки предназначена для проведения следующих операций:

- спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

- удержания колонны труб на весу в процессе бурения или промывки скважины;

- приподъема бурильной колонны и труб при наращивании;

- передачи вращения ротору; свинчивания и развинчивания труб;

- вспомогательных работ по подтаскиванию в буровую инструмента, оборудования, труб и др.;

- подъема собранной вышки в вертикальное положение.

Лебедка - основной механизм подъемной системы буровой установки

Современные отечественные буровые лебедки

Роторы предназначены для вращения вертикально подвешенной бурильной колонны с частотой 30—300 об/мин при роторном бурении или восприятия реактивного крутящего момента при бурении забойными двигателями. Они служат также для поддержания на весу колонн бурильных или обсадных труб, устанавливаемых на его столе на элеваторе или клиньях.

Роторы

Конструкции роторов и их элементов

Буровые насосы и циркуляционная система

Вертлюг — промежуточное звено между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым рукавом и вращающейся бурильной колонной, которая при помощи замковой резьбы соединяется через ведущую трубу со стволом вертлюга - pppa.ru. Для обеспечения подачи бурового раствора или газа перемещающийся вертлюг соединен с напорной линией при помощи гибкого бурового рукава, один конец которого крепится к отводу вертлюга, а второй — к стояку на высоте, несколько большей половины его длины.

Вертлюг

Принципиальная схема вертлюга для бурения глубоких скважин

Конструкции вертлюгов

Быстросъемное напорное уплотнение

Нижнее уплотнение масляной ванны вертлюга

Приводом буровой установки называется совокупность двигателей и регулирующих их работу трансмиссий и устройств, преобразующих тепловую или электрическую энергию в механическую, управляющих механической энергией и передающих ее исполнительному оборудованию — насосам, ротору, лебедке и др. Мощность привода (на входе в трансмиссию) характеризует основные его потребительские и технические свойства и является классификационным (главным) параметром.

В зависимости от используемого первичного источника энергии приводы делятся на автономные, не зависящие от системы энергоснабжения, и неавтономные, зависящие от системы энергоснабжения, с питанием от промышленных электрических сетей. К автономным приводам относятся двигатели внутреннего сгорания (ДВС - pppa.ru) с механической, гидравлической или электропередачей. К неавтономным приводам относятся: электродвигатели постоянного тока, питаемые от промышленных сетей переменного тока через тиристорные выпрямительные станции управления; электродвигатели переменного тока с гидравлической либо электродинамической трансмиссией или регулируемые тиристорными системами.

В соответствии с кинематикой установки привод может иметь три основных исполнения: индивидуальный, групповой и комбинированный или смешанный.

Приводы буровых установок

Элементы трансмиссии буровых установок. О системе управления

Система управления буровой установки

Степень совершенства системы управления

В настоящее время при бурении не только разведочных, но и эксплуатационных скважин широко применяется оборудование для герметизации устья скважин. Раньше это оборудование использовали в основном для борьбы с выбросами жидкости и газа при проявлениях высоких давлений в скважине. В связи с применением более легких растворов для бурения давление в скважине в процессе бурения регулируют при помощи превенторов. Изменились требования к охране окружающей среды и недр земли.

Оборудование для герметизации устьев скважин

Плашечные превенторы

Однокорпусные плашечные превенторы с двойной системой перемещения плашек

Универсальные превенторы

Вращающиеся превенторы