Способы бурения скважин – Способы бурения скважин: ударно-канатное, роторное

Содержание

Способы бурения скважин: ударно-канатное, роторное

Некоторые способы бурения скважин позволяют сделать работу своими руками. Если вы хотите сэкономить, но при этом получить отличный результат работы, то вооружитесь необходимыми инструментами и выберите время. Бурение — сложное и трудоемкое дело, которое требует определенных навыков по слесарным и столярным работам, а также умения пользоваться таким инструментом, как бур.

Бурение скважины процесс трудоёмкий и сложный, но вполне возможно сделать его своими руками.

Чтобы не возникло никаких трудностей с бурением скважин, изучите особенности техники, материалы и оборудование, которое вам понадобится. Для таких работ используются малогабаритные буровые установки, которые можно разделить на 2 типа: оборудование, предназначенное для шнекового способа бурения и ударно-канатного. Эти вспомогательные инструменты могут быть оснащены дизельным двигателем, так как на территории, где вы хотите бурить скважину, может не оказаться электричества.

Способы бурения скважин бывают разными. Среди них наиболее популярны шнековое бурение, ударно-канатное и роторное. Каждый из способов отличается не только затратами, но и технологией разрушения грунта и его извлечением из скважины.

Способы бурения

Виды буров.

Архимедов винт, называемый шнеком, является основой данного способа. Он представляет собой трубу, которая напоминает штопор (так как имеет спиралевидные лопасти). Благодаря своей структуре шнек вращательными движениями погружается в землю, а затем, на обратном ходу, вынимает ее с глубины.

Малогабаритные установки строятся, как правило, по этому методу. Бурение шнеком — простой и доступный метод для обустройства скважины. Этот способ аналогичен проделыванию отверстия подо льдом во время зимней рыбалки. Технология бурения скважин с помощью шнека позволяет бурить грунт до 10 м, не промывая при этом оборудование специальным раствором.

Однако применение данного способа допустимо только на местностях с мягкой породой или средней твердости. Если на глубине располагается каменный или скалистый грунт (так называемые плывуны), то дальнейшая работа винтом будет бесполезной. Если почва суглинистая или глиняная, то шнеком можно пробить до 40 м в день. Сыпучий грунт (песок, подземные валуны, прослойки известняка), обработанный шнеком, будет осыпаться сверху, что приведет к обратному результату. Поэтому прежде всего обратите внимание на тип грунта и тогда можете приобретать необходимое оборудование.

Виды шнеков для бурения скважин.

Этот метод бурения скважины считается самым экономным. Помимо этого, подобный способ считается незаменимым в ручном бурении из-за скорости выполнения работы. Недостатком шнека является его ограниченность в применении, поэтому воспользоваться этим оборудованием можно лишь при условии, что грунт мягкий. Помимо этого, шнек уступает другим методам бурения в результате очищения забоя.

Если судить об остальных способах бурения, то можно с уверенностью сказать, что каждый из них направлен прежде всего на создание скважины. У каждого есть свои преимущества и недостатки, поэтому важно не ошибиться с выбором оборудования.

Вернуться к оглавлению

Роторный метод

Роторное бурение скважин на даче.

Этот способ устройства скважин популярен и имеет широкое применение. Для работы вам потребуется специальная бурильная труба. Внутрь трубы помещаете долото (вращающийся вал, который имеет наконечник). Чтобы запустить процесс бурения, создается нагрузка на вал с наконечником при помощи гидравлической установки. Роторным методом вы сумеете пробурить скважину, имеющую почти любую глубину. При этом порода в этом случае имеет второстепенное значение.

Вымывание породы (грунта) из скважин осуществляется при помощи бурильного раствора, который можно подать в полость трубы двумя способами:

  1. С использованием наноса, который закачает внутрь бурильной трубы раствор. Далее через затрубное пространство грунт с раствором выходит самотеком наверх.
  2. Раствор попадает в отверстие прямой промывки, а выкачивается оттуда с помощью обратной. Обратная промывка считается наиболее эффективной, так как вскрывается весь водоносный горизонт. В этом случае вам потребуется специальное оборудование, что значительно увеличит ваши расходы. Поэтому многие люди предпочитают делать прямую промывку, что тоже дает неплохой результат.

Ударно-канатный способ бурения скважины- это бросание полого долота, за один удар вынимается 30-40 см грунта.

В отличие от ударно-канатного способа бурения, роторный метод выигрывает в скорости. Однако недостатком этого метода является глинизация водоносного горизонта, что лишает вас возможности опробования во время проходки скважины.

Роторный способ обусловливается наличием буровых машин, то есть грунт разрушает шарошечное долото, а размельченная порода поднимается наверх с раствором. С помощью этого метода бурения можно разрушить любую породу (прослойки известняка, скалистую почву). Чтобы буровые штанги вращались, используется крутящий момент ротора. Необходимо давать нагрузку сверху, чтобы была возможность бурить скважину. Процесс осуществляется путем работы бурильных штанг.

Вернуться к оглавлению

Технология работ

  1. При помощи долота с большим диаметром начинается процесс бурения.
  2. Под воздействием ротора на колонну для буровых работ вращается долото.
  3. Нагрузка (утяжеленные трубы) устанавливается между долотом и трубами для бурения.
  4. Удаление жидкости происходит путем запуска бурового насоса с раствором.
  5. По завершении одного участка почвы вставляется обсадная труба. Делается это для того, чтобы не было осыпания верхних слоев грунта.
  6. Дальше работа продолжается с применением долота меньшего диаметра. Затем погружается еще одна обсадная труба меньшим диаметром.

Вернуться к оглавлению

Ударно-канатный вариант

Основой этого способа является желонка, которая бросается с определенной высоты в углубление скважины. Когда происходит удар о дно, то, благодаря клапану, в нее входит разрушенный грунт. Затем желонка извлекается на поверхность и из нее вытряхивается вся порода, после чего она снова кидается в скважину. Помимо этого, в этом методе можно применять забивной стакан. Служит он с той же целью, что и желонка, только без наличия клапана. Грунт закрепляется в нем силой трения.

Желонкой бурят породу песчаного типа, а забивной стакан применяется для глинистого грунта, то есть для породы с вязкой текстурой.

С помощью бурильного раствора из скважины вымывают грунт.

Преимущество бурения скважины при помощи желонки заключается в возможности бурить до 300 м глубиной. По сравнению с методом шнекового бурения, ударно-канатный способ обусловливается длительностью и трудоемкостью работы. Однако для этого способа не требуется большого количества оборудования.

Подобный метод бурения является самым простым. Для выполнения работы вам необходимо будет соорудить треногу с блоком. Вам нужно перекинуть через этот блок трос и его конец соединить с желонкой. Инструмент поднимается на поверхность и опускается в забой при помощи установленного троса.

Ударно-канатный метод считается самым долговечным, так как характеризуется отличным качеством работы. Это самый эффективный способ, но им пользуются немногие из-за затрат большого количества времени и сил.

Главное преимущество способа заключается в отсутствии бурильного раствора. Таким образом вам удастся точно вскрыть водоносный горизонт, обеспечивая скважине максимальный размер дебита, что позволяет сохранить ее на долгие годы.

Вернуться к оглавлению

Абиссинский колодец

Бурение абиссинского колодца происходит вручную.

В эффективные методы бурения скважин входит и перфоративное бурение. Этот метод характеризуется наличием железной трубы, состоящей из частей различных длин (от 1 м до 3 м). Они соединены друг с другом муфтами герметично и формой похожи на копье. Этот способ носит название «скважина-игла» или «абиссинский колодец». Чтобы соединения были герметичными, применяют силикон или сантехнический лен.

Схема работы бурения перфоратором следующая: скважину забуривают до начала обводненных грунтов (плывунов). Диаметр скважины в сухой породе не более 8 см. Далее в скважину вставляются трубы и фильтр, тогда и начинается процесс забивания.

Составная труба имеет фильтр. Он состоит из нескольких просверленных отверстий диаметром до 1 см и фильтровой сетки, которая пропускает только воду без примесей. Через эту сеть пройдут лишь частицы диаметром менее 0,25 мм.

Для того чтобы такая труба забилась в землю, используются бабки и штанги. Штанга в виде прута из металла обычно имеет диаметр от 16 до 22 мм. Ее наращивают по мере углубления скважины. Удары по наконечнику установленного фильтра наносят с помощью прута, за счет чего и создается необходимая нагрузка.

Бабка представляет собой устройство, ударная сила которого приходится точно на устье скважины. Для этого на оголовок скважины накручивается специальная головка и уже непосредственно по ней ударяет бабка.

Такой способ бурения скважин имеет множество преимуществ. Среди них отличное качество воды, возможность расположения скважины в подвале, производительность до 30 л/час (что хватает для семьи), экономия и долговечность. Такой результат вы получите в случае правильного бурения, которое выполняется согласно инструкции.


www.vseoburenii.ru

43. Способы бурения скважин

Это бурение применяют в основном с
помощью буровых машин, например УРБ-2А2.
Породу в этом случае разрушает шарошечное
долото
, а размельченную породу
наверх поднимает буровой раствор. То
есть это бурение с промывкой. С помощью
этого метода можно пробурить прослойки
известняка, скальные включения, так
называемые морены. Для вращения буровых
штанг используется крутящий момент
ротора, который располагается на буровой
машине. От двигателя внутреннего
сгорания, расположенного на машине идет
привод к ротору. Чтобы долото смогло
бурить на него необходимо дать значительную
нагрузку сверху. Это осуществляется в
том числе с помощью утяжеленных бурильных
штанг.

Известно еще со времен древнего Китая.
Правда бурение в древнем Китае отличается
от современного. В Китае с некоторой
высоты кидался конусообразный груз,
который раздвигал и уплотнял грунт.
Сейчас же для ударно-канатного бурения
используют желонки и забивные стаканы.
Желонка – это снаряд, который кидается
с высоты в скважину. При ударе о дно
скважины в желонку входит грунт, который
остается в ней за счет наличия клапана.
Потом желонку вытаскивают на поверхность,
вытряхивают из нее грунт, и снова кидают.
Забивной стакан – по сути это тоже
желонка, с той лишь разницей, что  в
стакане нет клапана, и грунт застревает
в стакане за счет силы трения.

С помощью желонки бурят обводненные
грунты, песчаные. С помощью забивного
стакана бурят глинистые грунты,
суглинистые, то есть достаточно вязкие,
которые при отрыве стакана от грунта
застревают в стакане.

Ударно-канатное бурение – это довольно
длительный и трудоемкий процесс. Иногда,
для прохождения каменистых слоев
используют ударно-канатное бурение с
помощью бурового патрона, для пробивки
каменистых отложений. Шлам из скважины
достают с помощью желонки.

С помощью ударно-канатного бурения
можно бурить довольно глубокие скважины
– глубиной до 300 метров. Но, при большой
глубине скважины уже нужно использовать
телескопическую структуру. То есть
верхняя часть скважины делается из
трубы максимального диаметра, затем
после определенной глубины идет труба
меньшего диаметра, потом еще меньше, и
так далее. Существуют переносные буровые
станки, для бурения ударно-канатным
способом.
Ударно-канатное бурение
значительно медленнее и с большей
трудоемкостью, чем шнековое, однако для
его производства требуется минимум
оборудования и маста.

В этом случае грунт бурится с помощью
полой штанги, на конце которой расположен
забурник. Разрыхленный грунт поднимается
на поверхность с помощью промывки
буровым раствором.

Буровой раствор направляется в
шламоотстойник. Таким образом бурение
происходит оборотной водой.

Этот метод можно использовать с помощью
переносных буровых установок типа
вологодской, минской, курганской. Бурить
можно в труднодоступных местах, в
подвалах домов. Этим способом можно
пробурить скважины на песок, глубиной
до 50 метров. Бурение производится не
чистой водой, а специальным буровым
раствором, с бентонитовой глиной.
Использование бентонита позволяет
укрепить стенки скважины и предотвратить
ее обрушение. После того, как пробурили
скважину вытаскивается буровой
инструмент, опускаются пластиковые
трубы и фильтр до дна скважины. При этом
диаметр трубы – 125мм, а диаметр скважины
– около 200 мм. В пространство между
трубой и стенкой скважины насыпается
щебенка с фракцией 5-20. Гравийная обсыпка
улучшает показатели скважины, увеличивает
срок службы.

Таким способом можно делать довольно
глубокие скважины – до 300 метров. Однако
скважины глубиной более 30 метров будут
иметь телескопическую структуру.

По сути мало отличается от
канатно-вращательного. Отличает
отсутствие забурника. Грунт размывается
большим напором воды. Подходит для
рыхлых почв, песков, супесей. Имеет ряд
недостатков. Невозможно пробурить
прослойки юрской глины. При попадании
на плывун происходит большое поглощение
воды, оседающий песок тормозит бурение.

Процесс бурения довольно краткий.
Поэтому необходимо заранее подготовить
обсадную колонну для опускания в
скважину. В буровой воде должна содержаться
хлористоводородная кислота, в концентрации
1:20 000, которая предупреждает загрязнение
водоносного пласта
Сам процесс бурения
занимает совсем немного времени, но
обсадная колонна должна быть заранее
подготовлена к установке до начала
бурения. Водяной поток должен содержать,
по крайней мере, 50 миллионных долей соли
хлористоводородной кислоты для
предупреждения загрязнения водоносного
пласта.

С помощью гидробурения можно пробурить
скважины глубиной максимум 15 метров, с
диаметром  50-300 мм. После установки
обсадных труб цементируют столб скважины
снаружи от трубы, на глубину как минимум
3м от земли.

Это вращательное бурение. Породоразрушающий
элемент в этом виде бурения бывает двух
видов:

Шнек же поднимает разрушенную породу
наверх. Шнековое бурение это довольно
быстрый способ бурения. За один день
таким способом можно пройти до 40 метров.
Но столько можно пройти только если
порода относительно мягкая. Таким
способом бурят геолого-разведочные
скважины (при инженерно-геологических
изысканиях для строительства), скважины
на песок. НО таким способом невозможно
пробурить на большую глубину сыпучие
грунты, например пески, так как стенки
скважины могут обсыпаться до того, как
установят обсадные трубы. Шнековое
бурение хорошо для суглинистых и
глинистых почв. Диаметр скважины,
пробуренной шнеком может быть от 50 до
760 мм.

При выемке шнеков по грунту, что остается
на шнеке видно, на какой глубине находится
 слой водоносного песка. Водоносный
песок – это песок с очень крупными
песчинками, может быть с  вкраплениями
гальки.

В денежном отношении это наиболее
дешевый способ. Однако если при таком
способе наткнуться на подземные валуны,
прослойки известняка, то пробурить этим
способом уже будет невозможно.

Это умное название означает ни что иное,
как бурение абиссинского колодца.

Это железная труба из отрезков различной
длины (длина отрезков от 1 метра до 3),
отрезки соединены между собой муфтами
герметично, по форме напоминает копьё,
поэтому и одно из названий — скважина
игла. Герметичности резьбовых соединений
добиваются использованием сантехнического
льна и силикона.

Для его производства сначала забуриваются
до начала обводненного грунта (плывуна),
диаметр скважины в сухом грунте — 50 — 80
мм. Затем в эту скважину вставляют фильтр
и трубы и начинают забивать.

Снизу этой составной трубы находиться
фильтр. Он, представляет из себя трубу
такого же диаметра, в которой просверлены
много отверстий диаметром 8 — 10 мм, а
снаружи обмотана специальная фильтровая
сетка, которая пропускает воду и не
пропускает песок. Через такую сетку
галунного плетения могут пройти только
частицы диаметром меньше 0,25 мм.

Чтобы забить такую трубу в землю на
глубину 8-12 метров пользуются различными
приспособлениями: штанги и бабки.

Забивание штангой

Штанга — это металлический прут 16-22 мм
в диаметре, который можно наращивать
по мере заглубления абиссинской скважины.
Этим прутом наносят удары непосредственно
по наконечнику фильтра, таким образом
на все резьбовые соединения прикладывается
растягивающая нагрузка, в результате
резьбы не деформируются, а вся нагрузка
по раздвижению плотного грунта приходится
на наконечник.

Забивание бабкой

Бабка — специальное приспособление,
ударная нагрузка от которого ложиться
на ствол скважины. На оголовок скважины
накручивается специальная насадка, по
которой наносятся удары бабкой — груз
с отверстием внутри. В этом способе вся
ударная нагрузка ложиться на резьбы.
Поэтому иногда бывает, что резьбы
ломаются и скважина остается в земле.

И для того и для другого способа очень
большие требования к качеству резьб.
Они должны быть строго соосны с осью
самой трубы. К сожалению в большинстве
кустарных производств такую резьбу
сделать трудно, поэтому если мастер
нарезал резьбы на ближайшей металлобазе,
то он рискует тем, что трубы сломаются,
материал он из земли не вытащит и денег
с хозяина не получит. Если же резьбы
нарезаны на токарном станке с хорошей
соосностью, то такая резьба будет гораздо
более прочная, особенно при забивании
бабкой.

Насос для такой скважины используется
самовсасывающий, который подключается
непосредственно к трубе и создает в ней
разрежение (вакуум), и этот вакуум и
поднимает воду на поверхность.

Абиссинский колодец имеет массу плюсов

  • Обычно хорошее качество воды

  • Мощность 10-30 литров в минуту, чего
    хватает для одной семьи

  • Можно сделать в подвале дома

  • Низкая стоимость

  • Срок службы 5-30 лет

studfiles.net

Способы бурения скважин

Бурить скважины можно механическим, термическим, электроимпульсным и другими способами (несколько десятков), Однако промышленное применение находят только способы механического бурения – ударное и вращательное. Остальные пока не вышли из стадии экспериментальной разработки.

УДАРНОЕ БУРЕНИЕ

     

 Ударное бурение. Из его всех разновидностей наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение (Рис. 2   ).

       Буровой снаряд, который состоит из долота 1, ударной штанги 2, раздвижной  штанги-ножниц 3 и канатного замка 4 , спускают в скважину на канате 5, который, огибая блок 6, оттяжной ролик 8 и наравляющий ролик 10, сматывается с барабана 11 бурового станка. Скорость спуска бурового снаряда регулируют тормозом 12. Блок 6 установлен на вершине мачты 18. Для гашения вибраций, возникающих при бурении, применяются амортизаторы 7.

      Кривошип 14 при помощи шатуна 15 приводит в колебательное движение балансирную раму 9. При опускании рамы оттяжной ролик 8 натягивает канат и поднимает буровой

снаряд над забоем. При подъеме рамы канат опускается, снаряд падает, и при ударе долота о породу последняя разрушается.

      По мере углубления скважины канат удлиняют, сматывая его с барабана 11. Цилиндричность

скважины обесечивается поворотом долота в результате раскручивания каната под нагрузкой ( во время приподъема бурового снаряда) и скручивания его при снятии нагрузки (во время удара долота о породу).

      Эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении прямо пропорциональна массе бурового снаряда, высоте его падения, ускорению падения, числу ударов долота о забой в единицу времени и обратно пропорциональна квадрату диаметра скважины.

      В процессе разбуривания трещиноватых и вязких пород возможно заклинивание долота. Для освобождения долота в буровом снаряде применяют штангу-ножницы, изготовленные в виде двух удлиненных колец, соединенных друг с другом подобно звеньям цепи.

       Процесс бурения будет тем эффективнее, чем меньшее сопротивление долоту бурового снаряда оказывает накапливающаяся на забое скважины выбуренная порода, перемешанная с пластовой жидкостью. При отсутствии или недостаточном притоке пластовой жидкости в скважину с устья периодически доливают воду. Равномерное распределение частиц выбуренной породы в воде достигается периодическим расхаживанием (приподъемом и опусканием) бурового снаряда. По мере накопления на забое разрушеной породы (шлама) возникает необходимость в очистке скважины. Для этого с помощью барабана поднимают буровой снаряд из скважины и многократно спускают в нее желонку 13 на канате 17, сматываемом с барабана 16. В днище желонки имеется клапан. При погружении желонки в зашламленную жидкость клапан открывается и желонка заполняется этой смесью, при подъеме желонки клапан закрывается. Поднятую



Рис. 3.  Схема вращательного бурения скважин

на поверхность зашламленную жидкость выливают в сборную емкость. Для полной очистки скважины приходится спускать желонку несколько раз подряд.

      После очистки забоя в скважину опускают буровой снаряд, и процесс бурения продолжается.

      При ударном бурении скважина, как правило, не заполнена жидкостью. Поэтому, во избежание обрушения породы с ее стенок, спускают обсадную колонну, состоящую из металлических обсадных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колону продвигают к забою и периодически удлиняют (наращивают) на одну трубу.

      Ударный способ более 50 лет не применяется на нефтегазовых промыслах России. Однако в разведочном бурении на россыпных месторождениях, при инженерно-геологических изысканиях, бурении скважин на воду и т.п. находит свое применение.

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН

. При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием нагрузки долото внедряется в породу, а под влиянием крутящего момента скалывает ее.

     Существует две разновидности вращательного бурения – роторный и с забойными двигателями.

       При роторном бурении (Рис.  4) мощность от двигателей  9 передается через лебедку  8 к ротору 16  — специальному вращательному механизму, установленному над устьем скважины в центре вышки. Ротор вращает бурильную колонну и привинченное к ней долото 1. Бурильная колонна состоит из ведущей трубы 15  и привинченных к ней с помощью специального переводника 6 бурильных труб 5.

Следовательно, при роторном бурении углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении с забойным двигателем – невращающейся бурильной колонны. Характерной особенностью вращательного бурения является промывка

 При бурении с забойным двигателем долото 1 привинчено к валу, а бурильная колонна – к корпусу двигателя 2. При работе двигателя вращается его вал  с долотом, а бурильная колонна воспринимает реактивный момент вращения корпуса  двигателя , который гасится  невращающимся ротором (в ротор устанавливают специальную заглушку).

скважины  буровым раствором в течение всего времени работы долота на забое.

  Для этого буровой насос 20, приводящийся в работу от двигателя 21, нагнетает буровой раствор по манифольду (трубопроводу высокого давления ) 19 в стояк  — трубу 17, вертикально установленную в правом углу вышки, далее в гибкий буровой шланг(рукав) 14, вертлюг 10 и в бурильную колонну. Дойдя до долота, промывочная жидкость проходит через имеющиеся в нем отверстия и по кольцевому  пространству между стенкой скважины и бурильной колонной поднимается на поверхность. Здесь в  системе емкостей 18 и очистительных механизмах (на рисунке не показаны) буровой раствор очищается  от выбуренной породы, затем поступает в приемные емкости 22 буровых насосов и вновь закачивается в скважину.

      В настоящее время применяют три вида забойных двигателей – турбобур, винтовой двигатель и электробур (последний применяют крайне редко).

     При бурении с турбобуром или винтовым двигателем гидравлическая энергия потока бурового раствора , двигающегося вниз по  бурильной колонне, преобразуется в механическую на валу забойного двигателя, с которым соединено долото.

      При  бурении с электробуром электрическая энергия  подается по кабелю, секции которого смонтированы внутри бурильной колонны и преобразуется  электродвигателем в механическую энергию на валу , которая непосредственно передается долоту.

       По мере углубления скважины бурильная колонна, подвешенная к полиспастной системе, состоящей из кронблока (на рисунке не показан), талевого блока 12, крюка 13 и талевого каната11, подается в скважину. Когда  ведущая труба 15 войдет в ротор 16 на всю длину, включают лебедку , поднимают бурильную колонну на длину ведущей трубы и подвешивают бурильную колонну с помощью клиньев на столе ротора. Затем отвинчивают ведущую трубу 15 вместе  с вертлюгом 10 и спускают  ее в шурф (обсадную трубу, заранее установленную в специально пробуренную наклонную скважину) длиной, равной длине ведущей трубы. Скважина под шурф бурится заранее в правом углу вышки примерно на середине расстояния от центра до ее ноги. После этого бурильную колонну удлиняют (наращивают)  путем привинчивания к ней  двухтрубной или трехтрубной свечи (двух или трех свинченных между собой бурильных труб), снимают ее с клиньев, спускают в скважину  на длину свечи, подвешивают с помощью клиньев на стол ротора, поднимают из шурфа  ведущую трубу с вертлюгом, привинчивают ее к бурильной колонне, освобождают бурильную колонну от клиньев, доводят долото до забоя и продолжают бурение.

       Для замены изношенного долота поднимают из скважины всю бурильную колонну, а затем вновь спускают ее. Спуско-подъемные работы ведут также с помощъю полиспастной системы. При вращении барабана лебедки талевый канат наматывается на барабан или сматывается с него, что и обеспечивает подъем или спуск талевого блока и крюка. К последнему с помощью штропов и элеватора подвешивают поднимаемую или спускаемую бурильную колонну.

    При подъеме БК развинчивают на свечи и устанавливают их внутри вышки нижними концами на  подсвечники, а верхние заводят за специальные пальцы на на балконе верхового рабочего. Спускают БК в скважину в обратной последовательности.

      Таким образом процесс работы долота на забое скважины прерывается нарашиванием бурильной колонны и спуско- подъемными операциями (СПО)для смены изношенного долота.

      Как правило, верхние участки разреза скважины представляют собой  легкоразмываемые отложения. Поэтому пред бурением скважины сооружают ствол (шурф) до устойчивых пород (3-30 м ) и в него спускают трубу 7 или несколько свинченных труб ( с вырезанным окном в верхней части) длиной на 1-2 м больше глубины шурфа. Затрубное пространство цементируют или бетонируют. В результате устье скважины надежно укрепляется.

      К окну в трубе приваривают короткий металлический желоб, по которому в процессе бурения буровой раствор направляется  в систему емкостей 18 и далее, пройдя через очистительные механизмы (на рисунке не показаны), поступает в приемную емкость 22 буровых насосов .

      Трубу (колонну труб) 7, установленную в шурфе, называют направлением. Установка направления и ряд других работ, выполняемых до начала бурения , относятся к подготовительным. После их выполнения составляют акт о вводе в эксплуатацию буровой установки и приступают к бурению скважины.

      Пробурив неустойчивые, мягкие, трещиноватые и кавернозные породы, осложняющие процесс бурения  (обычно 400-800 м), перекрывают эти горизонты  кондуктором 4 и цементируют затрубное пространство 3 до устья. При дальнейшем углублении могут встретиться горизонты  также подлежащие изоляции, такие горизонты перекрываются  промежуточными (техническими) обсадными колоннами.

      Пробурив скважину до проектной глубины, спускают и цементируют эксплуатационную колонну (ЭК).

      После этого все обсадные колонны на устье скважины обвязывают друг с другом, применяя специальное оборудование. Затем против продуктивного пласта  в ЭК и цементном камне пробивают несколько десятков (сотен) отверстий, по которым в процессе испытания , освоения и последующей эксплуатации нефть (газ) будут поступать в скважину.

      Сущность освоения скважины сводится к тому, чтобы давление столба бурового раствора, находящегося в скважине, стало меньше пластового. В результате создавшегося перепада давления нефть (газ) из пласта начнет поступать в скважину. После комплекса исследовательских работ скважину сдают в эксплуатацию.

      На каждую скважину заводится паспорт, где точно отмечаются ее конструкция, местоположение устья, забоя и пространственное положение ствола по данным инклинометрических измерений ее отклонений от вертикали  (зенитные углы) и азимута (азимутальные углы). Последние данные особенно важны при кустовом бурении наклонно-направленных скважин во избежание попадания ствола бурящейся скважины в ствол ранее пробуренной или уже эксплуатирующейся скважины. Фактическое отклонение забоя от  проектного не должно превышать заданных допусков.

      Буровые работы должны выполняться с соблюдением законов об охране труда и окружающей природной среды. Строительство площадки под буровую , трасс для передвижения буровой установки, подъездных путей , линий электропередач, связи, трубопроводов для водоснабжения,сбора нефти и газа , земляных амбаров, очистных устройств, отвал шлама должны осуществляться лишь на специально отведенной соответствующими организациями территории. После завершения строительства скважины или куста скважин все амбары и траншеи должны быть засыпаны, вся площадка под буровую – максимально восстановлена (рекультивирована) для хозяйственного использования.

oilloot.ru

Способы бурения скважин — методы обустройства













Человек, который заботится о здоровье, заинтересован в использовании природной воды. Но не везде можно выкопать колодец, чтобы получить воду нормального качества и с дебитом, не зависящим от сезонности. Выход — бурение скважины. И это дело не из легких и не дешевых. Главные требования к скважине – это долговечность и надежность, необходимый запас питьевой воды. От способа бурения зависит результат.

В сооружении скважин применимы два способа бурения: вращательный и ударный. Вращательный метод бурения — разрушение пород путем непрерывного вращения с приложением нагрузки на ось разрушающего породу инструмента. Этот метод делится на роторное, колонковое и шнековое бурение.

Роторный метод

Роторный способ используется наиболее часто. Ротор вращает бурильный инструмент. Вынос горной породы из забоя выполняется глинистым раствором. Он закачивается в скважину по бурильной колонне (прямая промывка), а порода выносится по стволу скважины. Или раствор подается по нему, и тогда разрушенная порода удаляется через обратную промывку.
Достоинства роторного способа:

  • высокая скорость бурения;
  • бурение в породах с разной твердостью и на разную глубину;
  • минимальная металлоемкость скважины, так как крепят ее стенки одной обсадной трубой.

Наряду с преимуществами есть недостатки:

  • требуется расглинизация водоносного горизонта для получения нормального дебита;
  • при бурении нужна вода и качественная глин;
  • трудность бурения в породах с сильным водопоглощением и с валунно-галечниковыми включениями;
  • трудность при бурении в зимнее время с минусовыми температурами.

Этот способ рекомендован для бурения в породах с различной твердостью и с хорошо изученным геолого-гидрологическим разрезом для вскрытия заранее разведанных водоносных горизонтов.

Колонковый и шнековый способ

Колонковое бурение применяется для обустройства неглубоких и разведывательных скважин, из-за небольшого диаметра бурения. При вращении бурового снаряда коронка разрушает породу только по кольцу, внутри которого остается колонка этой породы (керн).

Отличие шнекового бурения от предыдущего метода — процесс разрушения породы из забоя. Для её транспортировки наверх используется спиральный шнек. Этот метод бурения используется в мягких породах и при глубине скважин до 50 м.
Минус — бурить таким способом в плывунах или водонасыщенных песках нельзя.

Ударная методика

Ударное бурение заключается в разрушении породы ударами долота, которое периодично поднимается и опускается над забоем. Удаление породы из забоя происходит с помощью желонки. Ударно-канатный способ бурения до 40-х гг. был основным методом, но позже его вытеснил роторный. Недостатками его являются:

  • большая металлоемкость скважины вследствие большого расхода обсадных труб;
  • низкая скорость бурения;
  • ограничение по глубине бурения до 200 м.

Преимущества ударно-канатного метода бурения:

  • качественное вскрытие водоносных горизонтов;
  • возможность точно установить геологический разрез;
  • высокий дебит воды из скважины;
  • справляется с бурением в водопоглотительных породах и в валунно-галечниковых отложениях.

Применение ударно-канатного способа оправдано в районах с плохо изученными гидрогеологическими условиями, при вскрытии и проходке водоносных горизонтов любой мощности и в местах, где нет возможности использовать промывочный раствор, при бурении с начальным диаметром более 500 мм.

Обустройство скважины

Для обустройства скважины на участке чаще применяется вращательный метод — шнековый, реже роторный или колонковый способ бурения. Бурильная установка не всегда может заехать на участок, тем более развернуть буровую вышку. Шнековый метод не требует больших установок, а при небольшой глубине и диаметре может производиться вручную.

Ручным способом бурят в мягких породах, постепенно забуриваясь в забой. Если забурить с одного прохода сразу на большую глубину, то достать шнек будет проблематично. Для облегчения работы в забой понемногу заливают глинистый раствор или воду.

Глубина пробуренных вручную скважин небольшая и раскрывает верхние водоносные горизонты, которые не имеют хороший дебит. Сделать скважину самостоятельно — реально, но для надежной и продолжительной работы лучше обратиться к специалистам.

Может быть, вам будет интересно ознакомиться с такими темами:

Видео

Может быть, вам будет интересно просмотреть видео о способах бурения и обустройстве скважин:

infoaqua.ru

ручные и при помощи оборудования (видео)

Водяные скважины существуют с незапамятных времен, причем в разных местностях и в различное время они бурились своими способами. Способы бурения скважин на воду весьма различны, а вместе с этим приносят отличные результаты, но все в той или иной степени оправданы.

Конструкция артезианской скважины.

Простейшие варианты

Далеко не всегда были тяжелые машины, способные быстро и качественно проделать скважину в грунте, поэтому люди делали это собственноручно.

Ударно-канатное бурение скважин самое простое в теории из всех, т.к. не требует никаких технических изысков. Понадобится несколько физически сильных человек, опорная конструкция, 1-2 блока для удобства, веревка, направляющая и рабочая трубы. Такое нехитрое приспособление можно соорудить в домашних условиях достаточно быстро, к тому же можно слегка усовершенствовать, чтобы трос тянуть не руками, а наматывать на катушку.

Задача мастеров сначала сделать приямок, в который устанавливается направляющая труба большого диаметра (обычно на 1-1.5 дюйма шире рабочей), после чего тщательнейшим образом фиксируется. Следующие действия происходят достаточно однотипно:

Классическая схема ручного бурения скважины.

  1. Рабочая труба поднимается на максимально допустимую высоту.
  2. Трос ослабляется до состояния свободного падения, чтобы труба вошла в землю как можно глубже.
  3. Процедура повторяется еще 2-4 раза.
  4. Труба извлекается наружу и при помощи обыкновенного молотка обстукивается со всех сторон, чтобы извлечь собравшийся грунт.
  5. Все начинается снова.

Такой способ достаточно медленный, шумный и трудоемкий, зато позволяет добираться до глубины в 25-30 м, даже при условии довольно крепких точек сопротивления. Удобство этого способа еще и в том, что не требуется использование воды или глиняного раствора, из-за чего нет загрязнение артерий.

Шнековое бурение скважин (вращательный способ) осуществляется вручную и без шума, хотя усилий придется приложить значительно больше. Обычно используются наборные буры с 2 лопастями либо спиралью по всей длине. Если всего 2 лопасти, то бурение будет осуществляться на небольшую глубину, т.к. нет шнековой колонны, по которой поднимается грунт наружу.

Работа с наборной шнековой колонной значительно сложнее из-за того, что вращать приходится достаточно массивную установку вручную. С работой до 10 м может справиться даже 1 человек, но дальше придется воспользоваться поддержкой. Процесс работы обычно завершается на 30-35 м, хотя иногда можно увидеть и по 40 м.

Оборудования тут нужно не много, а при умелом обращении и податливом грунте за рабочий день можно продвинуться до 20 м, хотя обычно приходится довольствоваться 10-12 м. Подобный способ может использоваться для геологоразведки, только вместо шнека применяется твердосплавная или алмазная коронка (колонковое бурение).

Вернуться к оглавлению

Усложненные способы

Оба описанных варианта адаптированы под использование посредством современных грузовых автомобилей, причем именно такие методы бурения скважин на воду применяются в большинстве случаев.

Конструкция песчаной скважины.

Большая часть способов основана на вращательном принципе, т.к. это позволяет добиться больших результатах при меньших потерях. Единственный минус — это необходимость массивных высоких установок, которые не везде могут проехать.

Реактивно-турбинный способ отличается от шнекового тем, что долото у него приводится в движение под давлением промывочной жидкости, но вместо 1 турбобура нужно использовать сразу 2. Данный способ достаточно дорогой, но позволяет проводить работу в несколько раз быстрее, т.к. буры не просто не гасят друг друга, но и дополняют, взаимно повышая КПД.

Бурение с прямой и обратной промывкой. Тут используется чистая вода либо глиняные частицы, которые позволяют выносить срезанный грунт наверх. Оба этих варианта используются достаточно часто, т.к. они позволяют повысить скорость работы по отношению к обычному шнековому способу. Весьма сподручен и тот факт, что расход обсадных труб существенно сокращается.

Вернуться к оглавлению

Подведение итогов

Вне зависимости от того, какой был выбран метод бурения скважин на воду, нужно учитывать его достоинства и недостатки.

Ручные способы обеспечат весьма ощутимую экономию, но область их применения очень ограничена. Так, пробить скалу даже из известняка более 30 см будет очень проблемно, а более 1 м и вовсе невозможно. К тому же экономия на технике частично компенсируется огромным перерасходом на обсадных трубах.

Работа со специализированным современным оборудованием позволяет бурить скважины более 1000 м, причем делать это предельно быстро. Технически продуманное долото, прокаленные спирали и огромная мощность двигателей дают свои результаты, но стоит это нередко немалых денег.


www.vseoburenii.ru

Способы бурения — sprosigeologa.ru

Колонковое бурение

Колонокое бурение больше годится для инженерно-геологических изысканий, но и может использоваться при бурении скважин на воду. Принцип действия следующий: бурение производится вращательным способом колонковой трубой. На ее конце устанавливается коронка, которая и разрушает породу. Для смазки используется буровой раствор. Грунт извлекается ненарушенным (керн), как и в ударно-канатом способе. Это позволяет четко выделить геологические границы, ведь для качества гидрогеологической скважины очень важно расположить фильтр строго в вооносном горизонте.

Бурение шнеком

Бурение шнеком очень популярно из-за своей простоты. Шнек — это подобие самореза, который вкручивается в породу. Данный способ бурения не годится для скважин на воду по ряду причин, которые уже описаны. Если Вам не хочется переходить на другую страницу, повторюсь. Шнеком нельзя полностью извлечь грунт (о керне вообще речи нет), нельзя определить границы слоев грунта. Это ключевой момент, поскольку от глубины залегания, мощности и состава водовмещающих пород зависит конструкция скважины. Важно также определить уровни воды: появившийся и установившийся. Если речь идет о втором или даже третьем горизонте от поверхности, может потребоваться опережающее задавливание обсадных труб (если вдруг плывун, т.е. водонасыщенный пылеватый песок).

Роторное бурение

Роторное бурение, которое еще называют «с промывкой» тоже достаточно популярно. Проходка скважины происходит с помощью шарошечного долота. Порода разрушается, смазывается буровым раствором и извлекается на поверхность в виде пульпы. Из достоинств только скорость, а недостатки те же, что и у бурения шнеком. Границы слоев определяются косвенно по сложности проходки и расходу бурового раствора. Допустимо использовать данный метод только в хорошо разведанных местах, где точно известна глубина залегания водоносного горизонта. Чаще им пользуются при бурении артезианских скважин, имея на руках опорный разрез.

Ручное бурение

Ручное бурение может выполняться разными способами, которые перечислены выше. Как правило, оно выполняется с помощью малогабаритных станков, имеющих небольшой двигатель. Но они все не могут передвигаться самостоятельно и имеют существенные ограничения по глубине. Чаще такой способ используют при проведении геологической съемки или при изысканиях. На воду тоже бурят, но чаще это скважины малого диаметра и глубины, с простой конструкцией. Особое место занимает бурение с помощью бура геолога.

Основные характеристики различных видов бурения (глубины, типы грунтов, применительно к каждому типу бурения) приведены здесь.

 

Главная—>Подземные воды—>Способы бурения

sprosigeologa.ru

Методы бурения скважин —

В данном разделе мы рассмотрим способы и методы бурения скважин применительно к водоснабжению. Мы не будем касаться бурения на нефть, газ, геолого-разведочное бурения.

Роторное бурение

Это бурение применяют в основном с помощью буровых машин, например УРБ-2А2. Породу в этом случае разрушает шарошечное долото, а размельченную породу наверх поднимает буровой раствор. То есть это бурение с промывкой. С помощью этого метода можно пробурить прослойки известняка, скальные включения, так называемые морены. Для вращения буровых штанг используется крутящий момент ротора, который располагается на буровой машине. От двигателя внутреннего сгорания, расположенного на машине идет привод к ротору. Чтобы долото смогло бурить на него необходимо дать значительную нагрузку сверху. Это осуществляется в том числе с помощью утяжеленных бурильных штанг.

Ударно-канатное бурение

Известно еще со времен древнего Китая. Правда бурение в древнем Китае отличается от современного. В Китае с некоторой высоты кидался конусообразный груз, который раздвигал и уплотнял грунт. Сейчас же для ударно-канатного бурения используют желонки и забивные стаканы. Желонка – это снаряд, который кидается с высоты в скважину. При ударе о дно скважины в желонку входит грунт, который остается в ней за счет наличия клапана. Потом желонку вытаскивают на поверхность, вытряхивают из нее грунт, и снова кидают. Забивной стакан – по сути это тоже желонка, с той лишь разницей, что  в стакане нет клапана, и грунт застревает в стакане за счет силы трения.

С помощью желонки бурят обводненные грунты, песчаные. С помощью забивного стакана бурят глинистые грунты, суглинистые, то есть достаточно вязкие, которые при отрыве стакана от грунта застревают в стакане.

Ударно-канатное бурение – это довольно длительный и трудоемкий процесс. Иногда, для прохождения каменистых слоев используют ударно-канатное бурение с помощью бурового патрона, для пробивки каменистых отложений. Шлам из скважины достают с помощью желонки.

С помощью ударно-канатного бурения можно бурить довольно глубокие скважины – глубиной до 300 метров. Но, при большой глубине скважины уже нужно использовать телескопическую структуру. То есть верхняя часть скважины делается из трубы максимального диаметра, затем после определенной глубины идет труба меньшего диаметра, потом еще меньше, и так далее. Существуют переносные буровые станки, для бурения ударно-канатным способом.
Ударно-канатное бурение значительно медленнее и с большей трудоемкостью, чем шнековое, однако для его производства требуется минимум оборудования и маста.

Канатно-вращательное бурение (гидробурение с забурником)

В этом случае грунт бурится с помощью полой штанги, на конце которой расположен забурник. Разрыхленный грунт поднимается на поверхность с помощью промывки буровым раствором.

Буровой раствор направляется в шламоотстойник. Таким образом бурение происходит оборотной водой.

Этот метод можно использовать с помощью переносных буровых установок типа вологодской, минской, курганской. Бурить можно в труднодоступных местах, в подвалах домов. Этим способом можно пробурить скважины на песок, глубиной до 50 метров. Бурение производится не чистой водой, а специальным буровым раствором, с бентонитовой глиной. Использование бентонита позволяет укрепить стенки скважины и предотвратить ее обрушение. После того, как пробурили скважину вытаскивается буровой инструмент, опускаются пластиковые трубы и фильтр до дна скважины. При этом диаметр трубы – 125мм, а диаметр скважины – около 200 мм. В пространство между трубой и стенкой скважины насыпается щебенка с фракцией 5-20. Гравийная обсыпка улучшает показатели скважины, увеличивает срок службы.

Таким способом можно делать довольно глубокие скважины – до 300 метров. Однако скважины глубиной более 30 метров будут иметь телескопическую структуру.

Гидробурение

По сути мало отличается от канатно-вращательного. Отличает отсутствие забурника. Грунт размывается большим напором воды. Подходит для рыхлых почв, песков, супесей. Имеет ряд недостатков. Невозможно пробурить прослойки юрской глины. При попадании на плывун происходит большое поглощение воды, оседающий песок тормозит бурение.

Процесс бурения довольно краткий. Поэтому необходимо заранее подготовить обсадную колонну для опускания в скважину. В буровой воде должна содержаться хлористоводородная кислота, в концентрации 1:20 000, которая предупреждает загрязнение водоносного пласта
Сам процесс бурения занимает совсем немного времени, но обсадная колонна должна быть заранее подготовлена к установке до начала бурения. Водяной поток должен содержать, по крайней мере, 50 миллионных долей соли хлористоводородной кислоты для предупреждения загрязнения водоносного пласта.

С помощью гидробурения можно пробурить скважины глубиной максимум 15 метров, с диаметром  50-300 мм. После установки обсадных труб цементируют столб скважины снаружи от трубы, на глубину как минимум 3м от земли.

Шнековое бурение

Это вращательное бурение. Породоразрушающий элемент в этом виде бурения бывает двух видов:

  • Бур – керноприемник большого диаметра
  • 2-х или 3-х лопастное долото

Шнек же поднимает разрушенную породу наверх. Шнековое бурение это довольно быстрый способ бурения. За один день таким способом можно пройти до 40 метров. Но столько можно пройти только если порода относительно мягкая. Таким способом бурят геолого-разведочные скважины (при инженерно-геологических изысканиях для строительства), скважины на песок. НО таким способом невозможно пробурить на большую глубину сыпучие грунты, например пески, так как стенки скважины могут обсыпаться до того, как установят обсадные трубы. Шнековое бурение хорошо для суглинистых и глинистых почв. Диаметр скважины, пробуренной шнеком может быть от 50 до 760 мм.

При выемке шнеков по грунту, что остается на шнеке видно, на какой глубине находится  слой водоносного песка. Водоносный песок – это песок с очень крупными песчинками, может быть с  вкраплениями гальки.

В денежном отношении это наиболее дешевый способ. Однако если при таком способе наткнуться на подземные валуны, прослойки известняка, то пробурить этим способом уже будет невозможно.

Перфоративное бурение

Это умное название означает ни что иное, как бурение абиссинского колодца.

Это железная труба из отрезков различной длины (длина отрезков от 1 метра до 3), отрезки соединены между собой муфтами герметично, по форме напоминает копьё, поэтому и одно из названий — скважина игла. Герметичности резьбовых соединений добиваются использованием сантехнического льна и силикона.

Для его производства сначала забуриваются до начала обводненного грунта (плывуна), диаметр скважины в сухом грунте — 50 — 80 мм. Затем в эту скважину вставляют фильтр и трубы и начинают забивать.

Снизу этой составной трубы находиться фильтр. Он, представляет из себя трубу такого же диаметра, в которой просверлены много отверстий диаметром 8 — 10 мм, а снаружи обмотана специальная фильтровая сетка, которая пропускает воду и не пропускает песок. Через такую сетку галунного плетения могут пройти только частицы диаметром меньше 0,25 мм.

Чтобы забить скважину самостоятельно в землю на глубину 8-12 метров пользуются различными приспособлениями: штанги и бабки.

Забивание штангой

Штанга — это металлический прут 16-22 мм в диаметре, который можно наращивать по мере заглубления абиссинской скважины. Этим прутом наносят удары непосредственно по наконечнику фильтра, таким образом на все резьбовые соединения прикладывается растягивающая нагрузка, в результате резьбы не деформируются, а вся нагрузка по раздвижению плотного грунта приходится на наконечник.

Забивание штангой имеет ряд минусов:

  • Нагрузка на растяжение, поэтому иногда вырывает трубы из муфт
  • При ударах раскручиваются резьбы, т.к. нагрузка идет на растяжение
  • Когда попадает в скважину вода — то она гасит удар

Забивание бабкой

Бабка — специальное приспособление, ударная нагрузка от которого ложиться на ствол скважины. На оголовок скважины накручивается специальная насадка, по которой наносятся удары бабкой — груз с отверстием внутри. В этом способе вся ударная нагрузка ложиться на резьбы. Но благодаря качеству ударопрочных резьб, которые режет наша фирма они не ломаются. У нас резьбы соосные (благодаря центрирующим втулкам) и конические. Благодаря этому они ударопрочные. Забивание бабкой является предпочтительным при самостоятельном бурении скважин на воду.

И для того и для другого способа очень большие требования к качеству резьб. Они должны быть строго соосны с осью самой трубы. К сожалению в большинстве кустарных производств такую резьбу сделать трудно, поэтому если мастер нарезал резьбы на ближайшей металлобазе, то он рискует тем, что трубы сломаются, материал он из земли не вытащит и денег с хозяина не получит. Если же резьбы нарезаны на токарном станке с хорошей соосностью, то такая резьба будет гораздо более прочная, особенно при забивании бабкой.

Насос для такой скважины используется самовсасывающий, который подключается непосредственно к трубе и создает в ней разрежение (вакуум), и этот вакуум и поднимает воду на поверхность.

Абиссинский колодец имеет массу плюсов

  • Обычно хорошее качество воды
  • Мощность 10-30 литров в минуту, чего хватает для одной семьи
  • Можно сделать в подвале дома
  • Низкая стоимость
  • Срок службы 5-30 лет

И всего лишь один и самый главный недостаток:

Его не везде можно сделать.

Если у вас не получилось сделать абиссинский колодец, то купленное оборудование (фильтр, трубы, муфты)  можно вернуть!

 

skvajina.com

Способы бурения скважин – Способы бурения скважин: ударно-канатное, роторное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о