проект
БУРЕНИЕ.РФ
Классификация способов бурения скважин
По принципам разрушения горной породы бурение скважин может осуществляться следующими способами, принципиально отличающимися по своей физической природе.
1. Механическое бурение, или бурение скважин породоразрушающими инструментами, при котором горная порода разрушается в результате механического воздействия породоразрушающего инструмента на породу забоя.
Достоинства механического бурения: 1) возможность отбора натуральных образцов пород для составления геологического разреза и их всестороннего изучения; 2) благоприятные условия для вскрытия и исследования водоносных и нефтегазоносных горизонтов; 3) возможность бурения скважин в заданном направлении.
В связи с указанными достоинствами механическое бурение породоразрушающими инструментами получило повсеместное практические применение.
Недостатки механического бурения: 1) износ рабочих элементов породоразрушающих инструментов, приводящий к необходимости его замены; этот недостаток привел к поиску других физических «бездолотных» способов разрушения горных пород при бурении; 2) низкий коэффициент использования энергии, уменьшающийся с увеличением глубины скважины, если двигатель расположен на поверхности земли; этот недостаток привел к созданию забойных двигателей (турбо- и электробуров), у которых двигатель установлен в скважине над породоразрушающим инструментом.
Механическое бурение породоразрушающими инструментами имеет много разновидностей. Их появление и развитие обусловлены теми задачами, которые ставились перед бурением скважин в данных геолого-технических условиях.
2. Гидродинамическое бурение, при котором разрушение горной породы осуществляется высоконапорной струей жидкости путем разрушения или растворения породы забоя. Известны две разновидности гидродинамического бурения:
а) струя полностью разрушает забой и формирует ствол скважины. При этом для разрушения пород давление струи должно составлять от 20 до 200 МПа в зависимости от крепости породы. Способность струи разрушать породу возрастает при эрозионном и гидромоторном бурении, когда в водяную струю вводят абразивный материал (стальную дробь, кварцевый песок) в концентрации от 5 до 15 % по объему;
б) водяная струя частично разрушает и размягчает породу забоя, ствол скважины формируется долотом, имеющим гидромониторные насадки, увеличивающие скорость вылета струи. Эта разновидность получила практическое применение при бескерновом бурении гидромоторными долотами в мягких и рыхлых породах.
3. Термическое, огневое или огнеструйное бурение, при котором разрушение горной породы происходит путем высокотемпературного теплового воздействия на породу. Высокая температура (около 2300 °С) создается при сгорании струи керосина в струе кислорода, вылетающих из сопел огнеструйной горелки, опускаемой в скважину на трубах. Горелка охлаждается водой.
Свободному расширению нагретых участков породы забоя препятствует противодействие ненагретых ее участков. Поэтому в породе возникают термические напряжения, вызывающие отслаивание от массива чешуек породы, которые выносятся отработанными газами и паром из зоны действия горелки вверх. Отсос из скважины газов и пара осуществляется вентилятором. Огневое бурение применяют для бурения взрывных скважин. Станки для огневого бурения проходят скважины диаметром от 160 до 250 мм на глубину от 8 до 50 м. Производительность огневого бурения в кварцитах составляет около 30 м/смену вместо 3-3,5 м/смену станками ударно-канатного бурения. При геологоразведочных работах термическое бурение не применяют.
4. Термомеханическое бурение предусматривает ослабление прочности пород местного нагрева с последующим разрушением их обычным инструментом вращательного бурения.
5. Электротермическое бурение применяется в условиях Антарктиды для расплавления льда электронагревателями. Электротермобур приспособлен для бурения скважины во льду глубиной до 1000 м и диаметром до 300 мм с получением выхода керна льда до 100 %. Мощность нагревателя до 8 кВт. Снаряд имеет насос для откачки воды, образующейся при расплавлении льда.
6. Взрывное бурение разработано А.П. Островским. При взрывном бурении разрушение горной породы забоя осуществляется под действием направленного взрыва. При импульсном взрывном бурении ампулы из пластмассы, заполненные компонентами взрывчатого вещества, через равные промежутки времени подаются к забою по трубам в потоке нагнетаемой промывочной жидкости.
При ударе о забой срабатывает взрыватель и ампула взрывается. Разрушенная в результате взрыва порода выносится струей промывочной жидкости с забоя на поверхность.
Взрывным бурением пробурена скважина глубиной до 2800 м в осадочных породах с подачей зарядов 300 шт/ч. Вследствие гидростатического давления, создаваемого столбом жидкости на забой скважины, эффективность единичного взрыва уменьшается с глубиной. Взрывное бурение еще находится в стадии экспериментов и широкого практического применения не получило.
7. Электрофизические способы бурения объединяют группу методов, в основе которых лежит применение электрического тока для прямого разрушения горных пород. К ним относятся:
а) электрогидравлический эффект, открытый Л.А. Юткиным, — явление, заключающееся в создании импульсного высоковольтного разряда (искры) в воде; электрическая искра имеет определенный объем; она возникает мгновенно и с большой силой раздвигает жидкость, вызывая гидравличе-
ский удар, который разрушает породу;
б) электроимпульсный метод, разработанный проф. А.А. Воробьевым. При этом методе скважина заполняется жидкостью (например, трансформаторным маслом), электрическое сопротивление которой превышает электрическое сопротивление породы. К забою плотно прижимают два электрода и подают ток высокого напряжения. Ток проходит через породу. Электрический пробой сопровождается эффективным разрушением породы.
Были предложены и другие физические способы разрушения горных пород для бурения скважин (ультразвуковой, плазменный, лазерный), но все эти способы не вышли из стадии экспериментов.
Классификация различных способов бурения скважин приведена на рис. 1.
Рис.1. Классификация способов бурения 
«Разведочное бурение» / А.Г. Калинин, О.В. Ошкордин, В.М. Питерский, Н.В. Соловьев, «Недра» М 2000
Источник
Способы бурения скважин
Вы будете перенаправлены на Автор24
Классификация способов бурения. Механическое и немеханическое бурение
Бурение – это процесс строительства скважины посредством разрушения горных пород.
Способы бурения могут классифицироваться по трем основным критериям:
По способу оказания воздействия на горную породу. По данному признаку бурение может быть:
- немеханическое (гидравлическое, электрофизическое, взрывное и термическое),
- механическое (пневмоударное, ударно-канатное, вращательное и ударное на штангах).
По типу породоразрушающего инструмента. По данному признаку бурение может быть:
- режуще-скалывающего действия (лопастный породоразрушающий инструмент),
- режуще-истирающего действия (твердосплавные и алмазные долота), дробяще-скалывающего действия (шарошечные долота).
По характеру разрушения горных пород на забое скважины. По данному признаку бурение может быть:
В принципе, разрушить горную породу можно и без использования механических методов, при помощи лазеров, термических буров и других устройств. Однако, большинство немеханических способов бурения либо находятся на стадии лабораторных исследований, например, термохимическое и химическое бурение, либо на стадии опытно-промышленного внедрения, например, электроимпульсное бурение.
К механическим способам бурения относятся вращательное и ударное. При ударном бурении долото совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси скважины, нанося периодические удары по забою, при этом вынос горной породы и ударное разрушение забоя чередуются. При ударно-канатном бурении разрушение горной породы осуществляется под воздействием породоразрушающего инструмента, который подвешен на канате, шлам удаляется желонкой, подвешенной вместо долота. Такой способ бурения не используется в промышленных масштабах. В отличии от ударно-канатного бурения, при ударном бурении на штангах спуск долота осуществляется при помощи полых труб — штанг. Последняя штанга имеет канал, по которому подается вода для вывода шлама на поверхность. Этот способ также практически не используется. Пневмоударное бурение — единственное ударное бурение, которое используется в настоящий момент. Вынос шлама осуществляется сжатым воздухом.
Готовые работы на аналогичную тему
Ударное бурение значительно уступает вращательному. Основное преимущество последнего заключается в том, что породоразрушающий инструмент находится в постоянном контакте с забоем, вращаясь вокруг своей оси, шлам удаляется непрерывно. Из-за данного преимущества вращательное бурение обладает более высокой производительностью, чем ударное. Вращательное бурение может осуществляться при помощи ротора, при помощи забойных двигателей, при помощи гидравлической турбины, электрической турбины или винтового забойного двигателя.
Колонковое бурение
Колонковое бурение – это быстровращательное бурение, при котором разрушение горной осуществляется по кольцу, а не по всей площади забоя, при этом внутренняя часть горной породы, сохраняется в виде керна.
Данный способ бурения широко используется при разведке месторождений твердых полезных ископаемых. Для разрушения крепких горных пород могут использоваться алмазные или дробовые коронки, для пород средней крепости — вольфрамитовые и победитовые, для горных пород небольшой крепости — стальные. При колонковом бурении промывка забоя скважины осуществляют с использованием обычной воды или глинистого раствора. Главное преимущество колонкового способа бурения заключается в его способности давать из выбуриваемой горной породы керны, которые представляют собой столбики ненарушенной структуры. Для подъема такого столбика на поверхность керн периодически заклинивают и поднимают. Таким образом, к особенностям колонкового бурения можно отнести:
- Использования легкого оборудования (относительно других способов бурения).
- Возможность извлечения из скважины керна.
- Маленький диаметр скважины, относительно ее большой глубины.
- Возможность осуществлять процесс бурения под различными углами к горизонту, в горных породах практически любой устойчивости и твердости.
К инструментам, которые необходимы для осуществления процесса колонкового бурения относятся: промывочный сальник, коронка, муфто-замковые соединители, колонна бурильных труб, колонковая труба, труба для шлама, тройной переходник. Для спускоподъемных операций используются подкладные вилки, разнообразные ключи и элеваторы. Коронки представляют собой короночные кольца, делающиеся из заготовок труб, в конец которых вставляются резцы из алмазов или твердых сплавов. Внутренняя поверхность такого кольца расточена на конус, верхняя часть правую наружную резьбу в виде трапеции.
Источник
Классификация способов бурения
Классификация способов бурения на нефть и газ приведена на рис. 6.2.
По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.
Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное.
В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.
Нефтяные и газовые скважины сооружаются методомвращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.
Турбобур — это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности.Винтовой двигатель — это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.
По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. Присплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя.Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечениякерна — цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.
Всебуровые долота классифицируются на три типа:
1) долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота);
2) долота дробяще-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота);
3) долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долот
. 
Буровое и промысловое оборудование
Бурение — это процесс сооружения скважины путем разрушения горных пород.
Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.
Буровая установка — это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят (рис. 6.4):
1. — буровая вышка;
2. — оборудование для механизации спуско-подъемных операций;
3. — наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении;
4. — силовой привод;
5. — циркуляционная система бурового раствора;
6. — привышечные сооружения( насосная, трансформаторная, стенд для труб и т. д.)
1.Буровая вышка — это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25. 36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.
Различают два типа вышек: башенные (рис. 6.5) и мачтовые . Их изготавливают из труб или прокатной стали.
Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.
А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.
Рис. 6.4 Схема бурения скважины
Рис. 6.5 Башенная и мачтовая буровые вышки
Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300. 500 м используется вышка высотой 16. 18 м, глубину 2000. 3000 м — высотой — 42 м и на глубину 4000. 6500 м — 53 м.вышки.
Буровая установка(рисунок виден при распечатывании)
1-вышка, 2-крон-блок, 3-вертлюг, 4-буровая лебедка, 5-буровой насос, 6-вспомогательная лебедка , 7-ротор, 8-пневмоключ, 9-приемные мостки, 10-пневмокомпресор, 11-электрораспределительное устройство,
12-циркуляционная система, 13-блок приготовления бурового раствора, 14-подпорный насос, 15,16- обсадные и бурильные трубы, 17- долото, 18-талевая система.
Источник
