Основные операции, входящие в процесс бурения.

Основные операции: углубление скважины (собственно бурение) и СПО – спускоподъемные операции. СПО включает в себя:

1. спуск долота до забоя для бурения

2. подъем отработанного долота (подъем керна)

3. аварийные работы

Для СПО вышка имеет талевую оснастку, состоящую из лебедки, крон-блока, талевого блока, крюка и талевых канатов. Один конец талевого каната мертвый и крепится к земле; второй – ходовой – крепится к лебедке.

Порядок СПО:

Собирают компоновку низа бурильной колонны (КНБК), которая состоит из: долота, калибровочных расширителей, центраторов, утяжеленных бурильных труб (УБТ), легкосплавных бурильных труб (ЛБТ), собственно бурильных труб. Вся компоновка соединяется переводниками. Если при бурении используется турбобур или забойный винтовой двигатель, он также включается в компоновку.

Порядок спуска КНБК в скважину:

• верхнюю часть закрепляют в роторе

• отцепляют элеватор и поднимают его до уровня верхней свечи

• берут следующую свечу и соединяют ее замком

• трубы свинчивают, элеватор закрывают, ротор убирают и производят спуско-подъем до забоя.

Бурение или углубление скважины состоит из двух процессов: разрушение породы на забое; транспортировка выбуренной породы на поверхность – при помощи промывочной жидкости.

Путь промывочной жидкости:

1. емкость, где она находится

2. насосы

3. обвязка насосов

4. гибкий буровой шланг

5. вертлюг

6. колонна бурильных труб КНБК

7. долото, забой

8. затрубное пространство

9. желоба

10. вибросито

11. приемная емкость

Этот процесс цикличен, идет только во время бурения.

В процессе бурения применяются вспомогательные операции, они могут совмещаться с основными, а могут выполняться отдельно. К ним относят: приготовление бурового раствора, каротаж, инклинометрия, гидрогеологические исследования, радиоакустические исследования, укладка керна, ликвидация аварий и осложнений.

Полный цикл строительства включает в себя:

1. отвод земель

2. подготовка площади, подъездных путей и прокладка трубопроводов

3. транспортировка вышки, ее монтаж

4. транспортировка и монтаж бурового оборудования

5. монтаж привышечных сооружений

6. подготовительные работы

7. собственное бурение скважин

8. крепление и разобщение пластов

9. испытание и опробование

10. демонтаж вышки

Способы разрушения горных пород при бурении

В настоящее время доминирует механический способ разрушения, при этом способе порода разрушается резанием, скалыванием, истиранием или дроблением. От вида энергии различают: вращательное, ударное или ударно-вращательное. Наибольшее распространение получило вращательное бурение. Вращательный момент может передаваться двумя способами: от поверхности (ротора) через всю колонну бурильных труб; от забойного двигателя непосредственно на забой.

В зависимости от расположения двигатели подразделяют на: роторные, станки шпиндельного типа и забойные двигатели. Станки шпиндельного типа применяют при колонковом бурении на твердые ПИ, при бурении неглубоких поисковых скважин.

1. Ударное бурение. Применяется при разведке рассыпных месторождений, для проходки гидрогеологических и специальных скважин. Способ заключается в разрушении породы (скалывание, смятие, дробление) тяжелым инструментом с долотом (масса 15 т) при периодическом его поднимании и сбрасывании на забой. Здесь различают ударно-канатное и ударно-штанговое бурение. Шлам с забоя удаляется при помощи желонки – на одном конце башмак, на другом – серьга для подвешивания.

2. Ударно-вращательное бурение. Это комбинация ударного и вращательного бурения – используются специальные механизмы (гидро- и пневмоударники, магнитострикторы, забойный вибратор). Удаление шлама аналогично ударному бурению. Применяют долота, армированные твердым сплавом, у шарошечных долот выполняется более мощная опора.

3. Огневое или термическое бурение. Применяется при взрывных работах в твердых породах. Применяют огнеструйную горелку, источник огня – кислород и керосин (до 3500°С). Скорость истечения огня из горелки до 2000 м/с. Промывочная жидкость подается после нагрева. Разрушение породы происходит за счет растягивающих напряжений. Вынос шлама осуществляется паровоздушной смесью.

4. Взрывное бурение. Различают: использование энергии ампул, содержащих 2 вещества; использование твердых веществ с детонаторами взрыва. Возможно применение струйных взрывобуров с отдельной подачей взрывчатых веществ на забой. Шлам удаляется циркулирующей промывочной жидкостью.

5. Гидромониторное бурение. Бурение при помощи высоконапорных струй жидкости. При истечении струи давлением 2000 МПа разрушаются породы средней твердости (известняки, аргиллиты, песчаники). Размеры сопла в пределах до 1 мм, оптимальное расстояние от сопла до забоя – 50 мм.

6. Эрозионное бурение – разрушение пород абразивным материалом (стальная дробь, кварцевый песок). Абразив находится в буровом растворе и при достижении забоя имеет высокий заряд кинетической энергии. Сопла выполняются из износостойких материалов. Оптимальные режимы давления до 320 МПа, скорость истечения 200 м/с. Необходимы специальные фильтры. Очистка бурового раствора происходит сложнее.