Способы бурения скважин. Конструкция скважин при ударно-канатном и роторном способах бурения скважин

Бурение скважин складывается из трех операций:

1. разрушение породы в забое;

2. удаление породы из ствола скважины;

3. крепление стенок скважины обсадными трубами.

Бурение скважин осуществляется двумя способами - роторным и ударно-канатным.

Для безнапорных водоносных горизонтов при глубине скважины до 100-150 м.

Кондуктор

Долото

Рис. 4

Буровой станок

Канат

Сущность способаМеханического ударно-канатного способ бурениязаключается в том, что порода в скважине разрушается при ударах специального инструмента, прикрепленного к канату. Бурение заключается в том, что снаряд падает с высоты 0,3-0,5м и идет разбуривание. Для уменьшения трещин уменьшают диаметр.

Бурение производится при помощи специальных буровых станков в следующей последовательности. Выравнивается площадка размером 10 на 15 м и устанавливается станок.Бурение осуществляется с помощью снаряда на конце которого установлено долото(вес 1-3т) Подвешан на канате и падает с высоты 0,5 – 1м, с частотой 30-40 уд.в мин. От 3 до 30 мин. Производится выемка грунта. Перед началом бурения забивается кондуктор на глубину 3 - 5 м, она возвышается над площадкой на высоту 0,5 м. Пространство вокруг трубы забутовывается камнями и заливается жидким цементом.(для монолитного целого) Высота долото принимаем в зависимости от пород. разработанный грунт необходимо удалять из скважины. Для подъема шлама применяют желонки. Желонка представляет собой отрезок трубы(стальной стакан) с заостренным нижним краем, которая подвешивается на канат. Желонка опускается в скважину, как и долото. При этом порода плотно набивается внутрь желонки. Затем она извлекается на поверхность и порода из нее выбивается. Желонками можно одновременно разбуривать и поднимать грунт слабых пород.

Преимуществаударно-канатного способа бурения:

лучшее определение пород для гидрогеологической документации и более точное определение водоносности пород;

возможность бурения скважин с большим начальным диаметром (до 900 мм);

характеристики водоносных пластов при бурении не ухудшаются и не требуют восстановления.

Недостатки ударно- канатного способа:

малые скорости бурения, особенно в твердых породах;

большой расход труб для крепления ствола скважин

Роторный способ заключается в разрушении породы забоя скважины вращающимся буровым наконечником (долотом). На практике применяются два способа роторного бурения: с прямой и обратной промывкой.

Планируется площадка размером 8 на 12 м, отрывается шурф глубиной около 1 м, в который устанавливается кондуктор. Пространство между стенками шурфа и кондуктором заливается бетоном. Буровой агрегат монтируется над кондуктором. Разрушение породы производится долотами.

При роторном бурении с прямой промывкойчерез колонну бурильных труб грязевым насосом к забою скважины подводится промывочная жидкость. В устойчивых скальных породах - это вода, в остальных - глинистый раствор. Глинистый раствор применяют для следующих целей:

очистка забоя от выбуренной породы (шлама) и выноса ее на поверхность;

глинизация стенок скважины для предохранения их от разрушения во время бурения в рыхлых породах;

охлаждение рабочей части долота во время бурения.

Глинистый раствор поднимается на поверхность в отстойник, где от него отделяется порода. Очищенный раствор вновь закачивается в скважину. По окончании бурения в скважину свободно опускаются трубы, а затем производится цементация затрубного пространства.

Отстойник

Насос

Ротор

Буровая труба

Кондуктор

Промывочная жидкость

Долото

Рис. 19.1

При бурении скважин роторным способом с глинистым раствором вследствие кольматации водоносного горизонта глинистыми частицами, резко ухудшаются фильтрационные свойства пород.

Недостатки роторного бурения:

Происходит глинизация водоносной породы что в последствии требует ее восстановления фильтрационных свойств(с грязной в чистую)

Отстойник

Вакуум насос

Ротор

Буровая труба

Кондуктор

Промывочная жидкость

Долото

Рис. 19.2

С обратной промывкой

При роторном бурении в качестве промывки исп. Вода, которая подается в зазор между стенкой скважины и бурильной трубой и с помощью вакуум-насоса отверстие в долоте засасывается в бурильные трубы и подается в отстойник.