Трудно уместить все, что известно о роторном бурении скважин, в короткой публикации, поскольку у этого вращательного способа есть свои распространенные разновидности. Самая востребованная сфера применения – на объектах, где водоносные пласты залегают на значительной глубине. Есть ситуации, когда другого водного источника нет поблизости, и единственным способом добраться до пласта остается долото, приводимое в движение ротором.
Три метода, применяемые в бурении скважин (ударный, вращательный и смешанный), несложно отличить друг от друга, когда речь идет об использовании ударного и вращательного способа.
Но вот смешанный вид использует оба предыдущих, и дифференцировать их неспециалисту сложно.
А в последнее время, благодаря технологическим усовершенствованиям и производству установок нового типа, появилось несколько модификаций у каждого из традиционно используемых методов.
Скорость работы мобильной буровой установки зависит не столько от метода, сколько от характеристик почвы – ее твердости, характеристик, применения определенного типа оборудования.
Машина для бурения скважин состоит из станины, к которой крепятся все необходимые для работы узлы – двигатель, штанга, лебедочный механизм, насос для нагнетания раствора и помпа, которая занимается удалением уже превращенного в жидкую кашицу грунта.
Основное целевое использование роторного бурения – артезианские скважины для воды.
Там, где поблизости нет ни водных ресурсов, ни питьевых источников, это единственный для владельца жилого дома способ получить глубоко залегающую воду для собственных нужд.
Универсальное назначение и ресурс неограниченных возможностей, присущие роторному бурению, привели к повсеместному вытеснению ранее распространенного ударного способа. При строительстве жилого дома роют артезианскую скважину, и обычно с помощью роторного бурения.
Взамен за затраты ресурсов и средств можно получить неоспоримые бонусы.
- Полную независимость от ремонтов, отключений, загрязнений, нередких в общих сетях. Обеспечение всех своих потребностей – для питания, гигиены, полива и других надобностей на приусадебном или дачном участке.
- Возможность длительной эксплуатации, если соблюдались все необходимые условия. Можно и более 10 лет не думать о замене деталей, ремонте, возникновении проблем со стенками или трубами.
- Постоянное присутствие воды на участке и в доме, причем высокого качества. Если выбор водоносного пласта был произведен корректно, соблюдены все требования СНиП и СанПиН к расположению отстойника, выгребной ямы и источника, питьевая вода будет непросто соответствовать санитарным нормам. Она будет отличаться прекрасными вкусовыми качествами, не испорченными дезинфицирующими добавками.
Водозаборные скважины – превалирующая область применения роторного бурения, но далеко не единственная. Самая глубокая шахта, сделанная этим методом, достигала в глубину 9,5 км.
Шарошечное долото в состоянии справиться с самыми твердыми или крепкими породами. Их используют при добыче нефти и газа после того, как появились струйные, армированные твёрдосплавные штыри и долота с заполненными маслом опорами.
Широкое применение метод нашел также в гидрогеологических скважинах.
Роторное бурение скважин часто называют самым технологичным и быстрым способом обустройства водоносных скважин, но назвать его самым дешевым сложно. Его особенности – в использовании штанги, на конце которой – насадка-коронка или шарошка.
Ротор – это механизм со столом (подвижной вращающейся частью), в котором закреплена ведущая труба, а уже на ней – колонна бурильных труб или штанга.
К штанге крепится собственно бур (шарошечное долото или другой инструмент, напоминающий сверло большого размера.
От других установок для проделывания скважин этот механизм отличается тем, что инструмент, проникающий в земную толщу, приводится в действие ротором. Основное преимущество – немедленное выведение на поверхность породы грунта, который разрушен в месте проведения работ.
В некоторых установках есть специальный насос, подающий под давлением жидкость, и помпа, выдавливающая ее на поверхность.
В этом кругообороте грунт выносится с жидкостью на поверхность, и не надо, как в других установках (в той же шнековой), поднимать наружу всю громоздкую колонну с бурильным инструментом.
В этом случае применяется особый узел (вертлюг), через который поступает раствор, и на который одновременно крепятся штанги. Раствор, который проникает внутрь скважины с помощью насоса, на поверхности отстаивают и пропускают сквозь фильтры.
Нормативный момент в отборе жидкости определенного состава (можно использовать и простую воду) состоит в подборе специального состава, который позволяет легко преодолеть скалистые породы или превратить в плывуне текучий грунт в подобие геля, который не попадает в только что проделанную скважину. К недостаткам роторного бурения относят его дороговизну (это если сравнивать с другими способами – ударным, шнековым).
Некоторые строители, возводящие жилое строение собственными руками, относят к недостаткам сложность оборудования и необходимость иметь хотя бы минимальные навыки буровика.
Общедоступное изложение технологии выглядит следующим образом: бурильная колонна медленно, но уверенно погружается в почву, придерживаясь при этом ровного и размеренного ритма.
Чем дальше она углубляется, тем больше сверху наращивается количество колонны, присоединяется одна за другой труба, для этого используются специальные приспособления.
После окончания проходки и достижения водоносного пласта примерно в таком же темпе все это сооружение вынимается и постепенно разбирается.
На этом применение бурильного процесса заканчивается, но дальнейший метод оборудования скважины предусматривает:
- введение в проем обсадочной трубы;
- цементирование зазора и ожидание, пока застынет крепеж;
- погружение небольшой перфорированной снизу трубы для подачи воды из аквифера.
Турбинное бурение – разновидность процесса, при котором советские ученые разработали возможности применения установки, в которой не вращаются бурильные трубы. Буровое долото работает от энергии потока подаваемой в скважину жидкости, которая превращается в механическую энергию вращения вала, находящееся непосредственно перед породоразрушающим концом.
Это роторное, а также колонковое и шнековое бурение. Последнее применяется в ограниченной сфере, для скважин небольшого диаметра в мягких или мерзлых типах грунта. Для подачи грунта на поверхность в установках есть винтовой конвейер. Предельная глубина – до 30 м. Колонковым методом можно проделывать скважины глубиной до 200 м, но небольшого (до 13 см) диаметра.
Подаваемый раствор используется и для охлаждения инструмента, и для сохранения стенок.
Название прекрасно отражает сущность метода – чтобы проникнуть внутрь грунта, наносятся удары специальным буровым снарядом. Пригодно только для мягких и рыхлых типов грунта, в процессе прохождения используется дробление (для обломков твердых пород), раздавливание и рыхление. У разных инструментов есть и нюансы в технике прохождения забоя.
Основано на равномерных колебаниях, подаваемых с установки, условно делится на две распространенные схемы – вибрационно-ударную (забивную) и вибрационно-вращательную. Применяется преимущественно для рытья небольших скважин.
Существование разных типов не исключает некоторую схожесть в схеме устройства буровой установки.
В ней есть станина для сборки единого взаимодействующего агрегата, двигатель бензиновый или электрический, буровая штанга (ротор) насос для подачи жидкостей, помпа для откачки и вертлюг – управляемая система, функциональный узел для крепления штанги, подачи жидкого раствора и присоединения моторного редуктора.
Станки, собираемые бурильщиками, могут зависеть от способа подачи, типа используемого мотора, мощности установки и глубины скважины, которая предполагается по данным геологоразведочных работ.
Во вращательном роторном бурении используется две схемы, определяющие и применяемый режим, и скорость прохождения, и экономичность процесса. Если скважины делают на ограниченном пространстве частного землевладения, применяется промывка прямого типа, а если требуют условия работы, задействуется промывка обратного тока.
Состав подается прямо по трубам на дно создаваемой скважины, а затем поднимается наверх по зазору между оболочкой трубы и стенкой. После выхода на поверхность направляется в отстойник, где снова фильтруется и пускается в ход для нового круговорота.
Процесс происходи наоборот – вниз подается по затрубному пространству, вдоль стенок скважины, а наверх возвращается по бурильным трубам.
Редко, но иногда используется комбинированный способ, в котором есть и один, и второй тип промывки.
С момента изобретения усовершенствовались моторы, модифицировались основные узлы, применялись разные составы жидкости. Но принцип работы в целом оставался неизменным.
В настоящее время его используют и в строительстве нефтяных и газовых скважин, и в рытье артезианских колодцев на ограниченном пространстве приусадебного или дачного участка.
Для владельца частного земельного надела, расположенного далеко от источника-водоема и от центрального водопровода, есть только одна возможность обзавестись водой – артезианская скважина, полученная роторным бурением.
В следующем видео вы сможете взглянуть на роторное бурение скважин.
Технология роторного бурения скважины
Развитие технологии бурения скважин в последнее время сильно набирает обороты. Большим спросом пользуется именно роторное бурение как наиболее надежный, эффективный, безопасный способ, который дает возможность проделать отверстие в земле до 100 м за пару дней.
Преимуществом работы роторных буровых установок является отсутствие осевого давления на бурильный механизм, что снижает себестоимость процесса, повышает эффективность работы, увеличивает долговечность инструмента. Промывка в процессе работы происходит за счет воды или специальной жидкости. Предлагаем подробнее рассмотреть способ бурения, узнать его тонкости, преимущества и недостатки.
Отличительные особенности
Что касается особенностей, то современные роторные установки представляют собой грузовой автомобиль, на котором располагается бур.
Это не только добавляет маневренности, но и позволяет обслуживать самые отдаленные участки, дачные и частные комплексы.
Бурение вращательным роторным способом является самым эффективным на сегодняшний день, что позволяет пробивать самые плотные слои грунта.
Но нельзя сказать, что бурение можно произвести за считанные часы. Это сложная и тяжелая работа, требующая непрерывной подачи воды, что позволяет исключить заклинивание керна.
Возможность роторного бурения на большую глубину определяется наборной длиной бура.
При помощи таких установок можно бурить скважины на известняк, которые являются самыми экологически чистыми и не требующими дополнительной фильтрации в некоторых случаях. Такие скважины располагаются на глубине от 80 м.
Некоторые из них приравниваются к артезианским (больше информации о глубине залегания вод для скважины найдете в специальной статье).
Оборудование для роторного бурения скважин
Говоря об оборудовании для роторных бурильных установок, следует выделить саму вышку. Вышка обязательно имеет привод.
Если мы берем в расчет мобильные установки, то в качестве двигателя выступает автомобильный мотор.
Кроме прочего, в конструкцию входит напорная магистраль, предназначенная для непосредственного бурения, подъемное оборудование, система промывающей жидкости вертлюг, насосы и прочее узлы.
Преимущества и недостатки
Что касается преимуществ технологии роторного бурения, то здесь выделяю следующее:
Высокая скорость работы. Скважина до 100 метров может быть пробурена за 2-3 дня. Лучше бурить неплотный грунт, поскольку он меньше изнашивает инструмент, позволяет повысить эффективность работы и снизить сроки сдачи объекта.- Универсальность. Здесь снова затрагивается возможность бурить разные породы грунта. Это позволяет создавать скважины, предназначенные для забора технической воды, например, неглубокие, а также артезианские, когда приходится бурить “на известняк”. Помощью для работы роторной установки может стать глинистый раствор. Он используется в вопросах промывки скважин.
- Размер. Благодаря тому, что установка помещается на грузовой автомобиль, ее можно доставлять в самые разные уголки, даже по непроходимым дорогам. Есть возможность подъезда в труднодоступные места, что актуально при бурении на территории частных участков. Все это добавляет мобильности, позволяя быстро раскладываться на новом объекте и сразу приступать к выполнению задачи.
Среди недостатков можно выделить необходимость тщательной подготовки к каждому роторному бурению. То есть, нужна геологоразведка, поскольку в зависимости от породы грунта необходимо подбирать специальное оборудование, которое применяется для породоразрушения, иначе долото может выйти из строя.
Среди прочих недостатков нужно выделить сложность бурения в зимний период времени.- Бурильная установка может быть разрушена под действием замерзшего грунта (рекомендации о том, в какое время года лучше всего бурить скважину, а также преимущества и недостатки каждого сезона для начала бурительных работ, найдете в нашем специальном материале).
- Что касается мощности, то здесь все зависит от роторной части.
Принцип осуществления роторного бурения скважин
В основе технологии роторного бурения скважин лежит грузовой автомобиль, на котором установлен подъемник, а также вышка.
Это позволяет поднимать/опускать ствол подъемного механизма бурильной колонны. Всем этим движет электрический привод либо мотор внутреннего сгорания автомобиля.
Благодаря открытию заслонки подачи топлива, есть возможность регулировать количество оборотов вращающегося механизма.
Энергия двигателя передается ротору, который преобразует ее в энергию вращения бура. Труба ротора использует ведущий момент и начинает вращаться в заданном направлении. Основная часть ведущей трубы является разъемной, что позволяет увеличивать ее длину, постепенно углубляясь в скважину. Соединение осуществляется за счет муфт.
Вращение передается на керн, который работает по принципу раздробления горной породы. Режущая коронка может быть изготовлена из алмазных сплавов, композитных материалов и других твердосплавных веществ. Конструкция кромок тоже может отличаться.
Благодаря распределенному весу утяжеляющей трубы, усилие создается непосредственно на долото, что является особенностью роторной установки. В связи с этим распределенная сила тяжести растягивает подвешенную буровую колонну, не позволяя ей разрушаться под нагрузкой. Через вертлюг (систему очистки жидкостью) подается промывочная жидкость. Она попадает на режущие элементы долота.
Продукты бурения удаляются при помощи решетчатых, вибрационных и инерционных фильтров, что зависит от конструкции установки.
Подача воды должна идти практически непрерывно, поскольку иначе буровая установка быстро выйдет из строя.
Есть разновидности, которые способны очищаться посредством подачи сжатого воздуха.
Как происходит роторное бурение:
Обсадные трубы
Роторный способ бурения скважин предполагает установку обсадных колонн. Это процесс предполагает монтаж емкостей в виде труб, толщина стенок которых защищает грунт от движения.
Именно это спасает скважину от обрушения, позволяя пользоваться долгие годы водой на собственном участке.
Глубина залегания обсадной части трубы индивидуальна и зачастую зависит от предварительной геологоразведки.
В среднем, для центральной части России, глубина установки металлической обсадной трубы фиксирована значением от 15 до 30 м включительно.
Предпочтительно использовать сразу несколько обсадных труб. В случае с водой, сначала устанавливается металлическая труба большего диаметра, которая защищает движения земной коры на глубине до 30 м, и только потом сквозь нее, с учетом уменьшения общего диаметра скважины, устанавливается пластиковая труба, составные части которой скручиваются по резьбе.
Чем больше глубина скважины, тем меньше диаметр самой последней установленной трубы.
В то же время, диаметр обсадной части рассчитывается индивидуально с учетом установки насоса для колодцев. Рекомендуют, чтобы насос в скважине располагался ровно по вертикали, чтобы вокруг него было свободное пространство по 2-3 см.
Как происходит спуск и обстановка обсадной трубы при роторном бурении скважины:
Промывочная жидкость в буровых роторных работах
Роторное бурение скважин на воду предполагает использование жидкости для промывки.
За счет промывки грунта специальным бурильным раствором увеличивается срок службы бурильного механизма, поскольку он охлаждается в процессе работы. Кроме того, бурильная промывочная жидкость вымывает опавший грунт, посторонние включения.
В процессе работы могут быть использованы растворы на полимерной основе, нефтяные эмульсии, вода, аэрированный раствор.
Поэтому, говоря о работе роторной установки по бурению скважин на воду, имеют в виду совокупность 2 узлов. Первое транспортное средство выполняет непосредственное бурение, второе доставляет воду и применяется в вопросах обустройства очистки скважин.
Роторная буровая установка
Буровая установка и привод представляет собой вышку величиной от 12 до 15 м. Эта вышка, в случае с мобильной установкой, монтируется на грузовой автомобиль. Зачастую это ЗИЛ или Камаз, что добавляет проходимости.
В роли привода используется мотор ТС. Чем мощнее двигатель, тем эффективнее и быстрее работа.
На вышке располагается бурильная труба, которая вращается в конкретном направлении. Окончанием трубы является долото, состоящее из двух, трех или четырех режущих механизмов. При вращении трубы долото вращается и прорезает грунт.
В конструкции имеется лебедка, что позволяет по окончанию бурения поднимать буровой механизм на поверхность. Эта же лебедка поддерживает буровую трубу, давая возможность специалистам из бригады наращивать глубину во время работы.
Труба имеет полую структуру, что позволяет поднимать остатки отработанного грунта на поверхность.
Либо же через трубу подается вода или другая промывочная жидкость, которая охлаждает бурильное долото, а также позволяет вымывать и размягчать грунт.
Из чего состоит и как работает роторная буровая установка:
Профессиональная промывка скважин осуществляется использованием специального раствора, это – раствор глины в воде.
Ее закачивают с помощью рабочей трубы и присоединяют к вертлюг, здесь раствор выполняет работу, после чего выкачивают, где раствор отстаивают и используют вновь.
Особенностью такого раствора является возможность не только вымывать отработанный грунт, но и укреплять стенки скважины после высыхания. При небольших глубинах и несильной загрязненности для выкачивания могут использоваться фекальные насосы.
(1
Технология роторного бурения скважин: методы работ
Огромное количество владельцев своих участков задумываются о децентрализованном независимом водоснабжении. В этом есть смысл не только потому, что собственная система водоснабжения позволяет избегать всех проблем централизованной, но и потому, что по трубам государственных предприятий водоснабжения течет вода, которую тяжело назвать экологически приемлемой.
Установка роторного бурения на базе грузового автомобиля
Определенные проблемы создания своей собственной системы водоснабжения возникают на этапе выбора технологии бурения.
Какие особенности технологии роторного бурения?
Роторное бурение скважин это технология, подходящая в том случае, когда необходимо получение большого объема наиболее экологически чистой воды, со стабильной, долговечной работой всей системы. В таких условиях роторный способ бурения находится вне конкуренции.
особенности обустройства и эксплуатации скважины иглы.
В целом, роторные буровые установки при их эксплуатации имеют следующие преимущества перед аналогами:
- Добыча воды в большом объеме;
- Ротор-бурение имеет длительный срок эксплуатации;
- Большие объемы воды поставляются стабильно, без перебоев и проблем;
- Высокое качество добываемой воды.
Роторы буровых установок способны добывать из источника такое количество воды, что ее хватит не только на водоснабжение дома, но и на наполнение различных резервуаров (таких, как бассейн), полив и на нужды еще пары-тройки других зданий. Благодаря этому можно находиться с соседями в условиях кооперации, тем самым не затрачивая колоссальные деньги на обустройство водозабора.
Технология роторного бурения зарекомендовала себя как долговечную и стабильную. Соблюдая все инструкции по работе с роторной системой бурения, и эксплуатации пластиковых труб в ее конструкции, пользователь может быть уверен в том, что срок эксплуатации такой системы будет не менее двух десятков лет.
При необходимости бурения глубоких скважин на воду обычно применяют ротор-бурение. Механизм работы такой системы выглядит так: в бурильную трубу загружают вращающийся вал, который имеет прочный наконечник — долото (например, долото PDC). Нагрузка на долото достигается работой гидравлической установки.
Благодаря данному механизму работы можно достигнуть любой глубины скважины для добычи воды. Промывают скважину от находящегося в ней грунта специальным бурильным раствором, который по трубам подается двумя различными способами:
Процесс бурения
- Закачивается с помощью специального насоса в бурильную трубу, а затем самотеком попадает наружу через затрубное пространство (так называемая «прямая промывка»);
- Раствор самотеком проходит в затрубное пространство, а потом с помощью насоса выкачивается вместе с грунтом из бурильной трубы (так называемая «обратная промывка»).
Ротор-бурение такими методами используют даже на нефтяных скважинах.
При этом обратная промывка хороша тем, что благодаря ней добывается больший дебит скважины, потому как водоносный горизонт вскрывается наиболее качественно. Впрочем, без привлечения сложнейшего и высокотехнологичного оборудования при таком методе работы не обойтись, и такое ротор-бурение выйдет весьма затратным по деньгам.
Ротор-бурение прямой промывкой несколько дешевле первого варианта, и именно поэтому для большинства владельцев своих участков данных метод наиболее приемлем и адекватен в ценовом вопросе. к меню ↑
Оборудование для проведения работ
Оборудование, которое применяется при роторном бурении, включает следующие компоненты:
- Вышка;
- Буровая установка и привод к ней;
- Ротор;
- Поршневые насосы;
- Буровой вертлюг;
- Талевая система из кроноблока;
- Система очистки специальными жидкостями;
- Вибросито;
- Желоб;
- Гидроциклоны (необходимые наиболее часто для нефтяных скважин).
Важно отметить, что существуют не только стационарные роторные установки (такие, как на нефтяных скважинных добычах). Существуют и передвижные версии, что оборудованы специальной платформой, крепящейся на прицепе.
Компактная буровая установка роторного бурения
При этом в передвижной версии присутствуют всё перечисленное оборудование кроме системы жидкостной очистки. Благодаря данному варианту роторной установки, обладающей маневренностью и способностью изменять свое положение в кратчайшие сроки, можно сэкономить деньги на этапе выбора необходимой скважины. к меню ↑
Этапы и нюансы применения технологии
Ротор-бурение имеет два варианта произведения водозабора:
- С прямым водотоком;
- С обратной подачей (обратный водоток).
Первый способ применяется в песчаных, скальных и текучих грунтах, имеющих глубину залегания водоносных горизонтов не более 500 метров.
При данной системе водозабора промывочный раствор проходит по отстойнику к шлангам, а затем попадает в забой. Раствор с выработанной породой движется под давлением между внутренней поверхностью источника и трубами для бурения вверх, и, в конечном счете, попадает в отстойник.
Промывочный раствор изготавливается из глиняных или клеящих веществ. Они должны быть наиболее близки по плотности к той породе, которую ротор буровой установки подвергает разрушению. Такая система применяется и при нефтяных добычах из скважин.
Ротор-бурение работает по принципу раздробления породы в области вращения оси устройства, при этом создается большая вертикальная нагрузка под массой бурового снаряда. На начальных этапах используют долото большого размера, работа которого обеспечивает ротором, что в свою очередь работает за счет двигателя.
Рабочая часть — долото
После завершения бурения устанавливается стальная обсадная труба. Далее используют долото меньших размеров, и, соответственно, меньших размеров обсадную трубу. Такое бурение продолжается вплоть до водоносного слоя. На нефтяных скважинах использую похожий алгоритм работы.
Роторные буровые установки в работе с прямым водотоком имеют неоспоримое преимущество в том, что вся работа делается без крепления скважины вплоть до сотни метров. Впрочем, из-за этого в водоносные слои время от времени может попадать глина, что, в конечном счете, скажется на производительности пробуренного источника.
Ротор-бурение с обратной подачей имеет похожую схему работы. Для данного вида бурения промывочным раствором делают обыкновенную чистую воду. Вода закачивается в пространство между стенками водозабора и установленной буровой колонной.
Далее вода через долото, имеющие специальное отверстие, с помощью насоса поднимается по трубам колонны и закачивается в отстойник. Добыча воды из необходимой скважины производится вращательным глубинным насосом. Преимущества данного метода следующие:
- Ротор-бурение такого вида осуществляется в 10-15 раз быстрее, чем при прямой промывке;
- Водоносный пласт не подвергается глинизации;
- Необходимо небольшое количество обсадных труб;
- Управляемые параметры скважин: можно создавать как большого диаметра скважины, так и маленького;
- Роторы буровых установок по такому методу могут работать на нефтяных скважинах.
Рекомендуется использовать роторные буровые установки в местах с хорошо изученной гидрогеологией. к меню ↑
Роторная буровая установка в работе (видео)
Главная страница » Виды бурения
Роторное бурение
Роторное бурение — распространённый способ создания скважин, при котором усилие на рабочую колонну подаётся с роторного вращателя. Буровые установки данной разновидности могут быть как стационарными, так и мобильными. В обоих случаях агрегатированные комплексы комплектуются вращателями роторного типа, что исключает передачу осевой нагрузки на буровой снаряд.
История возникновения метода
Метод бурения, при котором используется роторный вращатель, впервые был испытан в Соединённых Штатах в 80-х годах XIX века. Проходка осуществлялась лопастными долотами с постоянной подачей промывочной жидкости. Немногим позже подобную технологию применили на Кавказе: первая скважина, сделанная роторным буровым оборудованием, появилась там в 1902 году.
Стационарное и мобильное буровое оборудование
Используя полноразмерную стационарную буровую установку, можно получать скважины глубиной до 10 км, достигающие 70 см в диаметре. Чаще всего стационарное буровое оборудование такого рода применяется для проходки эксплуатационных скважин, однако в отдельных случаях может использоваться и для разведки глубоко залегающих месторождений.
Мини буровая установка на самоходной платформе ориентирована по большей части на разведку, так как ей не под силу преодолеть полуторакилометровый предел глубины. А вот что касается диаметра скважины, то он лишь немногим уступает стационарным установкам.
Комплект бурового оборудования
Оборудование для бурения скважин с применением роторного вращателя включает в себя буровую вышку и буровой снаряд.
Буровая вышка включает в себя:
- двигатель;
- вращатель роторного типа;
- насосы поршневого типа;
- вертлюг для подачи промывочного раствора;
- талевая система;
- очистное оборудование для промывочной жидкости.
Талевая система состоит из кронблока и крюка. Очистная система — из приёмного бака, гидроциклона (вращающийся элемент для разделения жидких субстанций), вибросита и желобов.
При стационарном размещении буровое оборудование может располагаться на площадке произвольно, главное соблюсти технический регламент. В случае с мобильными установками все элементы, кроме очистной системы, располагаются на передвижной платформе — прицепе или раме грузового авто.
Буровой снаряд включает в себя:
- долото буровое;
- ведущая штанга;
- трубы с износостойкими муфтовыми соединениями на концах;
- муфты и переходники;
- вертлюг.
В зависимости от типа разбуриваемой породы и глубины проходки могут применяться стандартные или утяжелённые бурильные трубы.
Технологический процесс
Сердцем буровой установки является роторный вращатель, так как именно он приводит в движение бурильную колонну, а через неё опосредованно и породорарзрушающий инструмент. Сам же ротор приводится в действие ДВС или электромотором. Передача вращающего усилия осуществляется через вал. Таким образом передаваемое от двигателя усилие преобразуется во вращение ротора.
Погружаемая в грунт колонна состоит из множества труб, соединённых при помощи муфт. Их массы обычно хватает для подачи достаточной вертикальной нагрузки на породоразрушающий инструмент. Если буровое долото проворачивается вхолостую, в ход идут УБТ — утяжелённые бурильные трубы.
Вращаясь, долото дробит породу, выделяя при этом большое количество тепла. С повышением температуры данного инструмента уменьшается его износостойкость, поэтому долото необходимо постоянно охлаждать. Для этих целей используется промывочная жидкость.
Она же освобождает скважину от раздробленной и измельчённой породы, вытесняя её через так называемое кольцевое пространство — пустую полость между внешней поверхностью бурильной колонны и внутренними стенками скважины.
После прохождения сквозь очистную систему данная жидкость снова отправляется в забой.
По достижении определённой глубины скважину укрепляют обсадной колонной. Если этого не сделать, скважина будет подвержена просачиванию грунтовых вод и обрушению стенок. Кольцевое пространство заполняется цементом. Когда раствор затвердевает, проходку продолжают, но уже с долотом меньшего диаметра.
Смена породоразрушающего инструмента
Области применения роторного бурения
Описанное в статье буровое оборудование может быть использовано для проходки скважин любых назначений как с отбором керна, так и без него. Оптимальным выбором для серийного бурения разведывательных скважин являются мини буровые установки, смонтированные на прицеп или в кузов грузового авто.
За последние 10 лет сфера применения роторных буровых установок существенно расширилась. Тому есть две причины: разработка и внедрение струйных шарошечных долот; появление мощных компрессоров и использование сжатого воздуха для очистки скважин от шлама. Но на этом развитие роторного бурения не останавливается: разработки в данной области ведутся постоянно.
Скважина на воду способом роторного бурения: особенности технологии, принцип осуществления работ
Роторное бурение в большинстве случаев используют в целях разведки. Кроме того, благодаря небольшим габаритам установки, способ задействован для получения скважин на воду и нефть.
Оборудование для роторного бурения скважин
Хотя скважина (для газа, воды, нефти и пр.) является простой в эксплуатации, для нее требуется много комплектующих.
Роторный тип бурения подразумевает наличие следующих составляющих конструкции:
- вышка;
- роторный механизм;
- установка для бура;
- насосы-поршни;
- вертлюг;
- талевое устройство;
- устройство очистки растворами.
Последнее предполагает следующие детали: вибросит, желоба, гидроциклоны. Вертлюг – это механизм, через который состав для промывания проникает в колонну. Он подвешивается на 1 крюк талевого механизма.
Роторное бурение скважин: плюсы и минусы
Среди бурильных методов водозаборных скважин роторный способ считается одним из популярных. Такая методика распространена по всему миру.
К достоинствам относится следующее:
- Габариты. Вся конструкция для роторного бурения занимает мало места.
- Возможность перевозки оборудования. Благодаря небольшим размерам установку можно размещать на специальных платформах для дальнейшего перемещения.
- Универсальность. Роторный тип бурения можно применять при более широком спектре условий, чем ударную технологию, поскольку возможно использование многих насадок. За счет этого получится обрабатывать любые типы грунтовых слоев.
- Быстрота. Благодаря особенностям бурения вращательным способом производительность труда намного выше, чем ударным методом.
Но имеются и некоторые недостатки. Проблемы могут возникать следующие:
- Когда почва промерзает, это препятствует бурению роторным методом. В таком случае лучше всего воспользоваться ударной методикой, которая подходит и для работ в зимних условиях.
- Глинистость раствора. Она провоцирует появление трудностей во время изучения слоев.
- Изменение мощности. Значение зависит от показателей ротора, достаточно уязвимой детали во всей конструкции.
Принцип осуществления роторного бурения скважин
Роторный механизм начинает работать от приводящего вала, который передает вращательный импульс от электрического мотора. Иногда применяют стандартный двигатель. Само вращение проиходит от главных вкладышей, в разрезе они полностью схожи с верхними трубами. При этом по форме могут отличаться.
Между ними и оборудованием для разрушения породы устанавливают утяжеленные конструкции бурильного типа. Они обладают большой массой, которая действует на долото, обеспечивая тем самым необходимую нагрузку для функционирования устройства.
Верхняя область системы прикрепляется к вертлюгу. По данному устройству транспортируется жидкость для промывания. Она проникает в забой через специальные насадки и требуется для поддержания функционирования всей системы.
Поднятие и опускание выполняется свечами. Это несколько труб. Их длина составляет 25-50 м. За счет нагрузки, которая осуществляется благодаря дополнительным деталям, пласты разрушаются под действием долота. Благодаря тому что жидкость подается регулярно, инструмент успевает остывать. Одновременно с этим из забоя вымывается шлак. После очищения жидкость применяется снова.
Обсадные трубы
Почва представляет собой неустойчивую массу, которая может менять собственное положение в любой момент. Поэтому риск того, что забой обрушится, высокий.
Чтобы такой ситуации не возникало, на небольшой дистанции от поверхности при проведении бурения делают остановку и устанавливают специальную обсадную трубу (колонна). Она предотвращает осыпание, не допускает завала и попадания жидкости. Первую колонну называют кондуктором. Он предназначен, чтобы перекрывать собой нестойкие породы, благодаря чему сделанная скважина становится надежнее.
Стандартно подобную колонну устанавливают на 30 м в глубину. Когда планируется скважина для добычи нефти, то обсадное устройство ставят на минимальной дистанции от поверхности.
Такой вариант бурения подходит для многих разновидностей почвы, т.к. установка колонн осуществляется с учетом геологической ситуации. Иногда бывают случаи, когда требуется одновременно поставить несколько обсадных колонн, чтобы повысить надежность забоя. При этом трубы с меньшим диаметром можно опускать глубже.
Самой глубокой колонной является эксплуатационная. Она перфорирована снизу, имеет специальные отверстия.
Промывочная жидкость в буровых роторных работах
Для промывания при таком виде работ можно применять следующие составы:
- растворы аэрированные;
- полимерные;
- воду;
- эмульсию нефтяного типа.
Есть и вариант с продуванием воздухом. Если работы осуществляются на зонах, где давление слоев низкое, то применяют специальный газ.
Благодаря промыванию забоев не только устраняются лишние примеси, но и убираются частицы породы, различные крупные объекты. Дополнительно охлаждается долото, благодаря чему период эксплуатации инструментов для разрушения породы увеличивается.
Роторная буровая установка
Роторные бурильные установки выпускают различные компании. Пользуется популярностью продукция от китайского бренда XCMG. Изделия отличаются тем, что их можно применять практически в любых работах строительного типа.
К преимуществам относится доступная стоимость и широкая функциональность. Установки для бурения являются мобильными. Независимо от модели, они компактные, имеют современный внешний вид.
Обслуживать их просто, можно осуществлять работы как на мягком черноземном либо песчаном грунте, так и на более твердых породах, и даже на замерзшей почве. Установки производителя представлены такими моделями, как XCMG XR200, XCMG XR280C, XCMG XR S1050.
Они отличаются как размерами и массой, так и техническими показателями (крутящий момент, глубина сверления и т.п.).
Еще популярными являются буровые роторные установки Sany. Производителем тоже является Китай. Эти устройства комфортные в использовании и маневренные. Они обладают множеством дополнительных опций. Цены на продукцию приемлемые.
Есть отдельные серии бурильных установок на гусеничном ходу. Подобные машины предназначаются для проведения работ по разработке скальных пород.
Наиболее популярными моделями производителя являются SANY SR128, SANY SR220C, SANY SR300 и др.
Буровые установки от немецкой компании BAUER тоже зарекомендовали себя с положительной стороны. Производитель разработал широкий модельный ряд. Есть устройства со стандартной комплектацией и дополнительными опциями.
Модели удобные и маневренные при работе, содержат как стационарные роторы, так и варианты на гусеничном ходу, что расширяет сферу их применения.
Среди популярных установок такие, как BAUER BG20H BT 60, BAUER MBG-12, BAUER BG-30 и др.
При выборе оборудования необходимо учитывать, для чего оно приобретается и в каких условиях планируется его использование. Например, при частном строительстве, обустройстве скважины на воду, нет необходимости покупать дорогую установку, обладающую высокой мощностью и хорошими техническими показателями.
Источник: https://vodasovet.ru/scvazhina/sposobom-rotornogo-bureniya
Загрузка...
