Модуль 3 Тема 3

Способы бурения. Бурение глубоких скважин Классификация способов бурения

Целевое назначение скважины и ее глубина определяют способ бурения скважины, тип и состав бурильного инструмента. Существует целый ряд классификаций способов бурения. В качестве самой приемлемой и логичной нами приводится классификация С. С. Сулакшина, хотя и она не достаточно полно охватывает все способы бурения и требует некоторой корректировки. В табл. 3.1 дана классификация способов бурения скважин по С. С. Сулакшину с некоторыми уточнениями.

В данной классификации выделены три класса бурения пород, определены группы по характеру воздействия на горные породы, отнесены к определенным группам способы бурения.

Таблица 3.1

Классификация способов бурения скважин

Бурение пород		Способ бурения скважин
Класс	Группа (по характеру воздействия)
I. Бурение с помощью породоразрушающих инструментов	1. Механическое (дробление, резание, скалывание, истирание, уплотнение пород)	1.1. Вращательный 1.2. Ударный 1.3. Задавливанием (силовой) 1.4. Вибрационный 1.5. Ударно-(вибро-)вращательный
II. Бурение без породоразрушающих инструментов	2. Гидравлическое (размыв, дробление, истирание, скалывание пород) 3. Термическое (дробление, плавление) 4. Взрывное (дробление, скалывание) 5. Электрическое (плавление, дробл.)	2.1. Гидродинамический 2.2. Гидроударный 2.3. Гидроэрозионный 2.4. Гидроимпульсный и др. 3.1. Термодинамический 3.2. Термоэлектрический и др. 4.1. С применением твердых взрывчатых веществ 4.2. С применением жидких взрывчатых веществ 5.1. Электроискровой или электроим-пульсный
III. Комбинированные способы бурения пород	6. Гидромеханическое 7. Термомеханическое 8. Взрывомеханическое	6.1. Гидромониторно-вращательный 7.1. Термовращательный 7.2. Вращательно-термоэлектрический 8.1. Взрыво-вращательный

В практике наиболее широко применяются механические способы бурения, а из них самое широкое распространение имеют механическое вращательное бурение глубоких скважин при производстве ГРР на нефть и газ и колонковое бурение – на твердые полезные ископаемые. Из способов II класса в промышленности применяются лишь огневое бурение (из группы термических способов) при проходке взрывных скважин в карьерах и гидродинамический способ бурения – для сооружения дренажных скважин в благоприятных горно-геологических условиях. В табл. 3.2 приведены основные характеристики механических способов бурения скважин (по С. С. Сулакшину).

Механическое вращательное бурение глубоких скважин

При проведении скважины выполняются три основные операции:

1) разрушение горной породы на забое;

2) удаление разрушенной породы с забоя;

3) крепление стенок скважины.

При вращательном бурении две первых, а иногда и все три операции совмещаются. Разрушение горной породы на забое является главной операцией, так как она характеризует скорость продвижения забоя скважины – механическую скорость проходки.

Скважины бурят в самых различных геологических и климатических условиях глубиной от нескольких сот до нескольких тысяч метров. Поэтому существуют разные типы буровых установок, каждый из которых удовлетворяет требованиям, возникающим при бурении в определенных условиях.

Основным параметром буровой установки является грузоподъемность, определяющая конструкцию и характеристики бурового и энергетического оборудования, входящего в состав установки.

Вес бурильной колонны может достигать многих десятков (и даже сотен) тонн, поэтому для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения вращательным способом промышленностью выпускаются буровые установки грузоподъемностью 50, 75, 125, 200 и 300 т. Например, для бурения скважин глубиной 1200–2200 м существуют буровые установки БУ-50 и БУ-75Бр, для бурения скважин глубиной до 3000 м применяются буровые установки Уралмаш-5Д, Уралмаш-6Э, а для бурения скважин глубиной до 5000 м – буровые установки Уралмаш-ЗД и Уралмаш-4Э, буровые установки БУ-125 и БУ-200. Для бурения еще более глубоких скважин применяется буровая установка БУ-300.

В зависимости от назначения буровые установки при производстве ГРР на нефть и газ подразделяются на три категории:

• Установки для бурения неглубоких скважин (структурно-поисковых и разведочных). Отличаются малой грузоподъемностью (1–50 т) и мощностью (15–600 л. с.). Почти все могут монтироваться на транспортных средствах (передвижные, самоходные буровые станки и установки).

• Установки для глубокого поисково-разведочного и эксплуатационного бурения отличаются наибольшей грузоподъемностью, общая мощность привода их достигает 3000–4000 л. с.

• Установки для освоения, испытания и капитального (подземного) ремонта скважин. Применяются для разбуривания цементных пробок при освоении и испытании, а также для буровых работ при капитальном (подземном) ремонте скважин. Также в большинстве случаев монтируются на шасси автомобиля.

Кроме того, существуют ручные буры, мотобуры и другие переносные и самоходные станки и установки для бурения неглубоких (мелких) скважин.

Механическое вращательное бурение глубоких поисково-разведочных и эксплуатационных скважин осуществляется, как правило, роторным способом и с помощью забойных двигателей (турбобуров, электробуров).