Процесс бурения

Последовательность операций при сооружении скважины ударно-механическими станками обычно такова: на месте заложения скважины подготовляется площадка (иногда проходится небольшой шурф-приямок), на площадке устанавливается буровой станок, колеса его раскрепляются колодками. Далее поднимается мачта. После этого собирают буровой инструмент в такой последовательности (снизу вверх): на долото навинчивается ударная штанга, на последнюю ножницы и, наконец, канатный замок.

Собранный снаряд опускают в скважину и ставят долото на забой; оснастка каната должна быть следующей: канат от замка огибает верхний блок мачты или вышки, далее идет под оттяжной ролик и, огибая направляющий ролик, идет к барабану.

Натяжка каната должна быть такой, чтобы при верхнем положении оттяжного ролика долото только слегка касалось забоя. На канате, идущем из скважины, крепится поворотный хомут. Далее пускается в ход двигатель и главный вал, от главного вала – долбежный механизм. После каждого удара долото поворачивается.

После углубки на 30–50 см бурение прекращается, инструмент поднимается на поверхность, и в скважину опускается желонка; после чистки скважины в нее подливается вода и снова приступают к бурению.

Скорость проходки при ударном бурении зависит oт веса снаряда, высоты подъема инструмента и числа ударов. Высота подъема долота обычно находится в пределах 500–1000 мм. Число ударов при малых глубинах скважины достигает 50–60 в минуту; по мере углубки скважины число ударов снижается до 30 в минуту. Число ударов зависит также от величины хода инструмента и плотности шлама. Чем больше ход инструмента, тем больше время его падения, и тем меньше должно быть число ударов. При глубоком бурении и большой длине достаточно эластичного каната он может подхватывать долото раньше, чем последнее успеет ударить о забой, что резко снижает силу удара.

В случае проходки пород, в которых сильно увязает долото, над ножницами ставят вторую ударную (выбивную) штангу.

По буримости при ударно-механическом способе бурения породы разбиты на семь категорий. Скорость проходки в час чистого бурения в зависимости от крепости пород варьирует от 0,05 до 7 м.

Шнековое и вибрационное бурение

Шнековое бурение применяют в основном для бурения сейсмических скважин. Шнековое бурение производится без промывки забоя. Порода, разбуренная лопастным долотом типа РХ, попадает на шнек (шнек представляет собой буровые трубы с навитой на них спиралью из полос тонкой стали), который транспортирует ее на поверхность. Поскольку диаметр шнека меньше диаметра долота, шлам, направляясь вверх и тесно соприкасаясь со стенками скважины, частично проскальзывает вниз; шнеки втирают разрыхленную породу в стенки скважины, и таким образом скважина плотно штукатурится. Основной недостаток шнекового бурения – трудность бурения твердых пород, а также скважин глубиной более 100 м.

Вибрационное бурение с использованием вибромолота, расположенного на поверхности (на оголовке бурильной колонны) применимо в мягких породах до IV категории буримости на относительно небольшую глубину (до 15–20 м) для погружения и извлечения зондов, обычно при инженерно-геологических исследованиях.

Забойные вибраторы гидравлического действия, действующие от потока промывочной жидкости, создают вибрацию, которая передается долоту. Порода разрушается под действием ударов долота по забою. Кроме вибраций, долоту может передаваться вращение. Оно осуществляется путем вращения бурильных труб с поверхности. В этом случае получается комбинация ударного и вращательного способов бурения. Для бурения скважин применяются также различные гидро- и пневмоударные механизмы, в этом случае говорят о бурении гидро- и пневмоударниками, пневмопробойниками и т. д.

1 Один дюйм (1") равен 25,4 мм.