10.2 Способы бурения

При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые станками Atlas Copco также применяют вращательный и ударновращательный, колонковый и безкерновый способы бурения алмазными и твердосплавными коронками и шарошечными долотами.

Наиболее широкое распространение получил вращательный колонковый способ бурения скважин как монолитных так и трещиноватых горных пород.

Достоинства способа: возможность получения керна (пробы для геологических исследований), ограничение искривления скважин, бурение в различном направлении скважин на значительную глубину с относительно невысоким расходом энергии.

Бескерновое бурение, вследствие повышения длины рейса, способ- ствует повышению производительности и снижению себестоимости при бурении скважин не представляющих геологического интереса или на поздних стадиях разведки (например детальной).

По типу ПРИ как при колонковом, так и бескерновом бурении применяют твердосплавные и алмазные коронки.

Твердосплавные коронки используются преимущественно по мягким породам 1-4 группы.

Весьма производительными, особенно при бурении неустойчивых пород, является ударновращательный (пневмоударный) способ методом «обратная циркуляция» и бурение с одновременной обсадкой скважины, глубиной 200-250 м.

Во всем мире признано, что технология геологоразведочного бурения методом «обратная циркуляция» является наиболее производительным способом получения образцов пород в шламообразном состоянии высокого качества. Механическая скорость бурения при этом методе составляет 1,5 м/мин и выше. Из-за высокой производительности затраты на отбор проб этим методом в среднем в 2,5-3 раза меньше, чем при традиционном колонковом бурении.

Помимо пневмоударного способа бурения с «обратной циркуляцией» Atlas Copco рекомендует применять пневмоударный способ с одновременной обсадкой скважин.

В настоящее время метод с одновременной обсадкой скважин находит в мире все большее распространение при бурении неустойчивых горных пород и грунтов (песок, глина, галечник).

Компания Atlas Copco предлагает две системы бурового инструмента для бурения с одновременной обсадкой скважин: систему SYMMETRIX, созданную на основе пневмоударного бурения с эксцентриковым расширителем. Эти системы предусматриваются для бурения на воду и при начальном бурении геологоразведочных скважин в неустойчивых породах.

SYMMETRIX является универсальной системой инструмента, представляющего колонны буровых и обсадных труб, соединенных через обсадной башмак с пилотным и кольцевым штырьевыми долотами в забойной части. Энергия пневмоударника передается на пилотное долото для разрушения центра забоя и через башмак на кольцевое долото для разрушения периферийной части забоя (рис.10.2).

Рис. 10.2 Система SYMMETRIX компании Atlas Copco.

При этом колонна обсадных труб без вращения опускается вслед за кольцевым долотом. Крутящий момент и усиление подачи с вращателя буровой установки передается только на колонну буровых труб. Пилотное долото после достижения требуемой глубины извлекается из скважины вместе с бурильной колонной.

Диапазон диаметров системы 76-1220 мм, максимальная глубина бурения 200-250м. За счет симметричности нагрузки на забой обеспечивается исключительная прямолинейность скважины.

Система ODEX является аналогом системы SYMMETRIX и предназначена для бурения скважин долотами диаметром 96-306 мм в неустойчивых горных породах при глубине скважины до 70-80 м.

Принцип работы системы основан на разрушении пород пилотным штырьевым долотом с эксцентриковым расширителем (рис.10.3).

Рис.10.3 Система ODEX компании Atlas Copco

.

Конструкция ODEX позволяет разделить усилие подачи буровой установки и энергию удара на работу, необходимую для процесса бурения, и работу для перемещения колонны буровых труб вслед за пилотным долотом.

Пилотное долото опережает эксцентриковый расширитель. Следуя за пилотным долотом увеличивает диаметр скважины и обеспечивает продвижение обсадной колонны. После достижения требуемой глубины бурения обсадки эксцентриковый расширитель выводится в исходное положение под действием обратного вращения шпинделя и вся бурильная колонна извлекается из скважины с долотом, расширителем и пневмоударником.