Переваги та недоліки основних способів буріння

Буріння свердловини здійснюється за допомогою бурової установки, що являє собою комплекс споруд й устаткування, а також апаратури контролю й регулювання процесу буріння (див.термінологічний словник до теми №2).

Неглибокі свердловини, зазвичай, бурять одним діаметром, глибокі - різними (найбільшим зверху - гирло і найменшим внизу, тобто телескопічно).

При ударно-канатному способі буріння паралельно з заглибленням встановлюють і обсадні труби, які утримують стінки свердловини від обвалу.

Заглиблення свердловини - переміщення забою свердловини під дією бурового наконечника на гірську породу (див.термінологічний словник до теми №2).

При роторному, колонковому і інших обертових способах буріння обсадні труби встановлюють лише після закінчення буріння на повну глибину одним діаметром.

На час буріння в цих випадках стінки свердловин від обвалу утримує глиняна кірка та протитиск промивної рідини.

Після закінчення буріння свердловини мають однакову конструкцію -циліндричний отвір в земній корі, закріплений обсадними трубами.

Обсадні труби встановлюються в свердловині для:

► попередження попадання забруднених вод у водоносний шар;

► можливого обвалу стінок свердловин.

Затрубний простір (простір між стінками свердловини і обсадними трубами) цементують, що захищає труби від корозії та гарантує герметичність свердловини.

Стовбур свердловини може закріплюватися однією або декількома колонами обсадних труб, які розташовуються концентрично.

Перша колона обсадних труб називається направляючою або кондуктором.

Колона в якій встановлюється насос називається експлуатаційною або робочою, решта - технічними.

4.1 Виробничий цикл буріння геолого-розвідувальної (експлуатаційної) свердловини:

Спорудження свердловини являє собою виробничий цикл виконуваних у певному порядку робочих процесів:

1. Монтаж бурової установки.

2. Властне буріння свердловини.

3. Закріплення нестійких стінок свердловини для попередження від зсуву і обвалення.

4. Випробування й дослідження в свердловині (вимір викривлення, геофізичні, гідрогеологічні дослідження й ін.).

5. Тампонування свердловини з метою роз'єднання шарів одне від одного.

6.Обладнання водоприймальної частини свердловини (наприклад, установка фільтру і монтаж водопідйомника.

7. Заходи з боротьби із ускладненнями в свердловині, які можуть привести до аварії.

8. Ліквідаційні заходи.

9. Демонтаж бурової установки і її транспортування на нову точку.

Процес «властне буріння свердловини» складається з наступних основних робочих операцій:

1) руйнування гірської породи на забої свердловини (відділення часток породи від масиву);

2) транспортування зруйнованої породи (бурового шламу) від забою свердловини на поверхню;

3) спуско-поднімальні операції, виконувані буровим снарядом для заміни елементів породоруйнівного инструмента, що износились й узяття зразків породи у вигляді керна.

Найпоширенішими є обертальне буріння, при якому породоруйнівний інструмент одержує обертання від провідного механізму через колону бурильних труб або шнеків.

Обертальне буріння може виконуватись з руйнуванням породи по всій площі забою або кільцевим забоєм, коли в центрі свердловини залишається стовпчик незруйнованої породи.

Такий спосіб буріння, називається колонковим, є основним при пошуках і розвідці родовищ твердих корисних копалин.

Стовпчик незруйнованої породи (керн) витягається на поверхню й використається для вивчення структури й речовинного складу породи.

Колонкове буріння виконується породоруйнівними інструментами (коронками) кільцевої форми, оснащеними різцями із твердих сплавів або алмазних зерен.

Відповідно розрізняють два основних види колонкового буріння: твердосплавне й алмазне.

Бескернове буріння, тобто буріння суцільним забоєм, здійснюється лопатевими, шарошечними й алмазними долотами, а також пікобурами.

Ударно-поворотне буріння полягає в тому, що важкий буровий снаряд з породоруйнівним інструментом (долотом) на нижньому кінці періодично піднімається й скидається на забій свердловини, дроблячи й сколюючи породу.

Після кожного удару долота по забою снаряд повертається на певний кут для додання свердловині циліндричної форми. Снаряд спускается в скважину на стальном канате или на колонне бурильных труб.

Відповідно розрізняють ударно-канатне й ударно-штангове буріння.

Переважне застосування має перше.

Вартість будівництва ударно-канатних свердловин звичайно вища,
але продуктивність свердловини більша (при умові, що у разі роторного буріння виникає шкідливе явище - кольматація водоносного шару та неможливість повної розглинизації).

Тому,звичайно, вважається, що ударно-канатний спосіб буріння слід
використовувати при глибині свердловин до 150м і несприятливих
гідрогеологічних умовах (малий дебіт, малий напір, сильна
кольматація порід, відсутність води та глини для буріння роторним
способом, тощо).

Переваги ударно-канатного буріння такі:

• можливість якісного розкриття і опробування;

• відсутність необхідності в постачанні установок водою і глиною;

• можливість буріння у валунно - галечникових відкладеннях, в породах, які поглинають промивну рідину.

• можливість в короткі строки після буріння забезпечувати якість води, освоювання свердловин, так як при цьому способі водоносні горизонти, які проходять, залишаються чистими;

• буріння свердловин з великим (більше 500 мм) початковим діаметром;
можливість окремого опробування водоносних горизонтів в процесі
буріння.

Ударно-канатне буріння має такі недоліки;

Ä складність конструкцій свердловин і зв'язані з цим великі витрати

обсаднихтруб;,

Ä погане округлення свердловини в твердих породах;

Ä труднощі регулювання подачі інструмента на великих глибинах;

Ä складність ліквідації аварії;

Ä великі затрати ручної праці.

Переваги роторного способу буріння такі:

• високі механічні та комерційні швидкості буріння;

• можливість буріння порід різної міцності нарізних глибинах;

• невелика металоємкість констукцій.

Недоліки роторного способу буріння:

• при використанні глинистого розчину виникають утруднення якісного опробування водоносних пластів та їх освоєння, що призводить до зниження дебіту свердловини, вимагає тривалих і складних робіт по її розглинезації;

• необхідність у постачанні бурильних установок водою і якісною глиною;

• труднощі буріння в пливунах та породах, які вміщують валунно-галечникові включення, які поглинають промивну рідину;

• труднощі організації робіт зимою при від'ємних температурах.
ВИСНОВОК: В сприятливих гідрогеологічних умовах використовується:

- роторний спосіб з прямою промивкою при будь-якій глибині свердловини і початковим діаметром до 500 мм;

- роторний спосіб із зворотною промивкою в породах І-ІУ категорій без включень валунів та великої гальки, великих діаметрах свердловини і глибинні свердловини до 200 м;

- колонковий при глибині свердловини до 150 м в скельних породах при діаметрі 150...200 мм.

Контрольні питання до теми № 2:

1. Свердловина, її визначення.

2. Класифікація свердловин.

3. Основні елементи свердловини.

4. Призначення основних елементів свердловини.

5. Процеси, які використовуються при бурінні свердловин.

6. Способи буріння свердловин. Їх основна характеристика.

7. Умови застосування різних типів буріння свердловин.

8. Переваги і недоліки роторного способу буріння свердловин.

9. Переваги і недоліки ударно-канатного способу бурііння свердловин.

ЛІТЕРАТУРА до теми № 2:

1. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.:Стройиздат,1985.-131 с.

2. ВБН 46/33-2.5-5-96. Сільськогосподарське водопостачання. Зовнішні мережі і споруди. Норми проектування. – К.: Вища школа, 1996. - 152 с.

3. Беляков В.М., Краснощвков Г.М., Попов В.А. Учебная книга мастера по буре скважин на воду. - М.: Колос, 1983. - 400с.

4. Вортман З.М. Практика ударно-канатного бурения на воду.-М: Недра,1971-296с.

5. Ильин В.Г., Сафонов Н.А. Буровое дело. - М.: Колос, 1972. -206с.

6. Морозов Э.А., Мерщий В.А. Сооружение и зксплуатация водозаборньгх скважин. - К.: Будівельник, 1979. - 148с.

7. Орлов В.О. Сільськогосподарське водопостачання. - К.: Вища школа, 1998.-182с.

8. Орлов В.О., Кравченко В.С. Сільськогосподарське водопостачання. Курсове і дипломне проектування.- К.: Виша школа,1992.-190с.

9. Орлов В.О., Назаров С.М., Шадура В.О. Проектування водозабірних споруд. - Рівне: УДУВГП, 2002. - 128с.

10. Пособие по проектированию сооружений для забора подземньгх вод (к СНИП 2.04.02-84) /ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР.-М.: Стройиздат, 1989.-272 с.

11. Рекомендации по ударно-канатному бурению скважин при инженерных изысканиях в строительстве / ПНИИИС. - М: Стройиздат, 1986. - 142 с.

16. Смагин В.Н., Небольсина К.А., Беляков В.М. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственному водоснабжению.-М.: Агропромиздат, 1990.-335 с.

17. Справочник по бурению скважин на воду / Под ред. Д.НБашкатова. - М.: Недра, 1979. - 560с.

18. Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду / Под ред. В. В. Дубровского. - М: Недра, 1972. - 512с.

19. Старинский В.П., Михайлик Л.Г. Водозаборные и очистные сооружения коммунальных водопроводов. - Минск.: Высшейшая школа, 1989.-168 с.

20. Тугай А.М., Орлов В.О. Водопостачання. - Рівне: РДТУ, 2001. -429с.

21. Тугай А.М., Орлов В.О., Шадура В.О. Буріння свердловин для водопостачання. - Рівне: РДТУ, 2000. - 140с.

22. Тугай А.М., Прокопчук И.Т. Водоснабжение из подземных источников. Справочник. - К.: Урожай, 1990. - 264 с.

23. Тугай А.М., Тугай Я.А. Водопостачання. Джерела та водозабірні споруди. - К.: УФІМБ, 1998. - 196с.

24. Хоружий П.Д., Орлов В.О., Ткачук О.А. та ін. Довідник по сільськогосподарському водопостачанню і каналізації. К: Урожай, 1992.-294 с.

25. Тугай А.М., Орлов В.О., Шадура В.О Бурова справа в водопостачанні: Підручник.-Рівне:НУВГП,2004,-268 с.

26. Шадура В.О, Орлов В.О. Бурова справа. Інтерактивний комплекс навчально-методичного забезпечення.Навчальний посібник.-Рівне:НУВГП,2007.-169 с.

27. Володин Ю.И. Основы бурения: Учебник для техникумов.-№-е изд.,пераб, доп..-М.:Недра,1986.-360 с.

Термінологічний словник до теми № 2:

Бурова с вердловина -циліндрична гірська виробка в земній корі, яка характеризується відносно малим діаметром порівняно з її довжиною;

Водозабірна свердловина – свердловина, яка обладнана обсадними і водопідйомними трубами, фільтрами, водопідйомниками, системами регулювання, обліку і контролю;

Трубчаті колодязі — це споруди, що розташовуються вертикально, мають відносно незначні розміри поперечного перетину і велику глибину.

Водозабірна свердловина – с вердловина, яка обладнана обсадними і водопідйомними трубами, фільтрами, водопідйомниками, системами регулювання, обліку і контролю.

Стовбур свердловини - простір, який обмежений стінками свердловини.

Забій свердловини - дно бурової свердловини, що розробляється при бурінні.

Устя свердловини - місце перетину земної поверхні свердловиною.

Діаметр свердловини -умовний діаметр бурової свердловини, який дорівнює діаметру долота.

Глибина свердловини -відстань між устям та забоєм по осі свердловини.

Зенітним кутом називається кут між віссю свердловини й вертикаллю.

Кут між віссю свердловини й горизонтальною площиною називається кутом нахилу свердловини ().

Азимутальним кутом називається кут, вимірюваний погодинній стрілці в горизонтальній площині між певним напрямком, що проходить через вісь свердловини, і проекцією осі свердловитни на горизонтальну площину.

Конструкція свердловини - характеристика свердловини, яка визначає зміну її діаметра з глибиною, а також діаметра і довжини обсадних труб та фільтра.

Буріння свердловини -виконання комплексу операцій, в результаті яких створюється свердловина.

Бурова установка - являє собою комплекс споруд й устаткування, а також апаратури контролю й регулювання процесу буріння.

Спорудження водозабірної свердловини - виконання комплексу робіт по підготовці до буріння, бурінню, підтриманню свердловини в стійкому стані, встановлені труб та фільтра, відкачці та здачі її в експлуатацію.

Заглиблення свердловини - переміщення забою свердловини під дією бурового наконечника на гірську породу.

Тема для самостійного опрацювання до лекції № 2:

Поиск по сайту: