Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Способи буріння свердловин

Руйнувати гірські породи можна механічним, термічним, фізико-хімічним, електроіскровим та іншими способами. Проте в даний час промислове застосування знайшли тільки способи механічного руйнування породи, а інші поки що знаходяться в стадії експериментальної розробки.

Механічне буріння здійснюється такими способами:

1) ударним:

а) ударно-штанговим;

б) ударно-канатним;

2) обертальним:

а) роторним;

б) із застосуванням вибійних двигунів (турбобурів, електробурів, гвинтових двигунів);

в) шнековим;

3) ударно-обертальним.

Ударне буріння

Ударний спосіб вже майже 50 років практично не застосовується в нашій та зарубіжних країнах для буріння нафтових і газових свердловин. Проте у вугільній і гірничорудній промисловості, при інженерно-геологічних пошуках, бурінні свердловин на воду і для вибухових робіт ударне буріння ще знаходить застосування.

З усіх різновидностей ударного буріння в даний час застосовується тільки ударно-канатний спосіб (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 – Схема ударно-канатного буріння

Буровий снаряд, що складається з долота 1, ударної штанги 2, розсувної штанги-ножиць 3 і канатного замка 4, спускається в свердловину на інструментальному канаті 5, перекинутому через головний ролик 7 та амортизатор 8 щогли 9, обгинає стяжний 10 і направляючий 12 ролики балансирної рами 11. При загальмованому барабані інструментальної лебідки 13, на якому закріплений кінець каната, шатунно-кривошипним механізмом 14 і 15 балансирна рама приводиться в коливальний рух відносно осі направляючого ролика 12. Відтяжний ролик балансирної рами, опускаючись, натягує канат і піднімає снаряд над вибоєм. Піднімаючись вверх, ролик 10 звільнює канат, і снаряд під власною вагою падає на вибій, руйнуючи долотом породу.

По мірі поглиблення свердловини, канат подовжують, змотуючи його з барабана 13. Циліндричність свердловини забезпечується поворотом долота в результаті розкручування каната під навантаженням (під час підйому бурового снаряда) і скручування його при знятті навантаження (під час удару долота об породу).

Ефективність руйнування породи при ударно-канатному способі буріння прямопропорційна масі бурового снаряда, висоті його падіння, прискоренню падіння, кількості ударів долота об вибій за одиницю часу і обернено пропорціональна квадрату діаметра свердловини.

При всіх інших однакових факторах продуктивність буріння суттєво залежить від правильності вибору долота для даної породи (рис. 3.3).

а-в м’яких породах і породах середньої твердості;

б- в твердих породах; в - в твердих тріщинуватих породах

1 – лезо; 2 – лопать; 3 – шийка; 4 – аварійна різьба; 5 – ніпель;

a - кут загострення.

Рисунок 3.3 – Долота для ударного буріння

В процесі розбурювання тріщинуватих і в’язких порід можливе заклинювання долота. Для звільнення долота в буровому снаряді застосовують штангу-ножиці.

Процес буріння буде тим ефективніший, чим менший опір долоту бурового снаряда чинить накопичувана на вибої свердловини зруйнована порода. При відсутності або недостатньому припливі пластової рідини у свердловину із устя періодично доливають воду. Рівномірний розподіл частинок вибуреної породи уводі досягається періодичним розходженням (припідйомом і опусканням) бурового снаряда. У міру накопичення на вибої зруйнованої породи (шламу) виникає необхідність в очистці свердловини. Для цього з допомогою барабана піднімають буровий снаряд із свердловини і опускають в неї жолонку 17 на канаті 6, що змотується з барабана 16. У днищі жолонки є клапан. При зануренні жолонки в зашламовану рідину клапан відкривається і жолонка заповнюється цією сумішшю, а при підйомі жолонки клапан закривається. Підняту на поверхню зашламовану рідину виливають у збірну ємність. Для повного очищення свердловини необхідно спускати жолонку декілька разів підряд.

Після очищення вибою в свердловину опускають буровий снаряд і процес буріння продовжується.

При ударному бурінні свердловина, як правило, не заповнена рідиною. Тому з метою уникнення обвалювання породи зі стінок в свердловину спускають обсадну колону, яка складається з металевих обсадних труб, з’єднаних одна з одною за допомогою різьби або зварки. У міру поглиблення свердловини обсадну колону просувають до вибою і періодично подовжують її на одну трубу.

Із збільшенням довжини обсадної колони просування її до вибою затруднюється. Наступає такий момент, коли обсадну колону неможливо подати вниз навіть спеціальним забивним снарядом. У цьому випадку обсадну колону залишають у свердловині, а всередину її спускають другу обсадну колону, і свердловину поглиблюють долотом меншого діаметра. Знову наступає момент, коли і друга обсадна колона не проходить глибше, що створює необхідність спускати третю колону ще меншого діаметра, і т.д. до тих пір, поки не буде досягнута проектна глибина. Таким чином, в свердловину може бути спущено декілька концентрично розташованих обсадних колон, зібраних з труб різного діаметра.

Для ударно-канатного буріння випускають самохідні, пересувні і стаціонарні станки, що дозволяють бурити свердловини глибиною до 500 м. Вони мають порівняно невелику масу (7-20 т), і тому їх можна легко перевозити з місця на місце, що дуже важливо для організації бурових робіт у важкодоступних і віддалених районах.

Обертальне буріння

При обертальному бурінні руйнування породи відбувається в результаті одночасної дії на долото осьового навантаження і крутного моменту. Під дією навантаження долото втискується в породу, а під дією крутного моменту - сколює її. Існує два способи обертального буріння - роторний і з вибійними двигунами.

При роторному бурінні (рис. 3.4) потужність від двигунів 9 передається через лебідку 8 до ротора 16 - спеціального обертального механізму, встановленого над устям свердловини в центрі вишки. Ротор обертає бурильну колону і нагвинчене на неї долото 1. Бурильна колона складається з ведучої труби 15, спеціального перевідника 6 і бурильних труб 5.

При бурінні з вибійними двигунами долото 1 нагвинчується на вал, а бурильна колона з’єднується з корпусом двигуна 2. При роботі двигуна обертається його вал з долотом, а бурильна колона не обертається.

Характерною особливістю обертального буріння є промивання свердловини водою або спеціальною рідиною протягом усього періоду роботи долота на вибої.

Для цього два (рідше один або три) насоси 20, що приводяться в дію від двигунів 21, нагнітають промивальну рідину по трубопроводу 19 в стояк-трубу 17, встановлену в правому куті вишки, далі в гнучкий буровий шланг 14, вертлюг 10 і в бурильну колону. Досягнувши долота, промивальна рідина проходить через наявні в ньому отвори і по кільцевому простору між стінкою свердловини і бурильною колоною піднімається на поверхню, захоплюючи із собою частинки розбуреної породи. Тут же в жолобній системі 18 і в очисних механізмах

Рисунок 3.4 – Схема установки для буріння свердловин обертовим способом

промивальна рідина очищається від вибуреної породи, надходить в прийомні ємності 22 бурових насосів і знову закачується в свердловину.

У міру поглиблення свердловини бурильна колона, підвішена до талевої системи, що складається з кронблока, талевого блока 12, крюка 13 і талевого каната 11, подається в свердловину. Коли ведуча труба 15 ввійде в ротор 16 на всю довжину, включають лебідку, піднімають бурильну колону на довжину ведучої труби і підвішують бурильну колону за допомогою елеватора або клинів на столі ротора. Потім відгвинчують ведучу трубу 15 і разом з вертлюгом 10 спускають в обсадну трубу, встановлену в похилу свердловину (шурф), довжина якої дорівнює довжині ведучої труби. Ця свердловина буриться заздалегідь в правому куті основи вишки приблизно на середині віддалі від центра до її ноги. Після цього бурильну колону нарощують шляхом пригвинчування до неї однієї труби, довжиною приблизно 12 м, знімають з елеватора або клинів, спускають у свердловину на довжину нарощеної труби, підвішують за допомогою елеватора або клинів на столі ротора. Із шурфа піднімають ведучу трубу з вертлюгом, пригвинчують її до бурильної колони, звільняють бурильну колону від клинів або елеватора, опускають долото до вибою і продовжують процес буріння. Для заміни зношеного долота піднімають із свердловини всю бурильну колону, замінюють долото і знову опускають її. Спуско-підіймальні роботи ведуть також з допомогою талевої системи. При обертанні барабана лебідки талевий канат намотується на барабан або змотується з нього, що і забезпечує підйом або спуск талевого блока і крюка. До останнього з допомогою штропів і елеватора підвішують бурильну колону, яка піднімається або опускається.

При підйомі бурильну колону розгвинчують на секції, довжина яких визначається висотою вишки (близько 25 м при висоті вишки 41 м). Відгвинчені секції, що називаються свічками, встановлюють у ліхтарі вишки на спеціальному підсвічнику. Спускають бурильну колону в зворотному порядку.

В даний час застосовують три види вибійних двигунів: турбобури, гвинтові двигуни та електробури.При бурінні за допомогою турбобура або гвинтового двигуна гідравлічна енергія потоку промивальної рідини, що рухається вниз в бурильній колоні, перетворюється в механічну енергію на валу вибійного двигуна, з яким з’єднане долото. При бурінні з електробуром енергія до його двигуна подається через кабель, секції якого змонтовані всередині бурильної колони.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒