Роторный способ бурения скважин

Роторный способ бурения скважин представляет собой один из самых популярных методов обустройства скважин для эксплуатационных и разведывательных целей, в любой среде. Главная особенность данного вида бурения является использование оборудования вращательного типа. В результате поступательно-вращательных движений, оборудование постепенно заглубляется, а почва из забоя выводится наружу.

Бурение скважин роторным способом не предусматривает наличие осевого усилия, которое подается от привода и характеризуется промывкой забоя. В данном случае используется вода, но можно применять и специальные вещества, предназначенные для этих целей. Таким методом для обустройства скважинного колодца пользуются уже более ста лет.

Из чего состоит установка

Установка роторного бурения

На сегодняшний день роторное бурение скважин на воду предусматривает использование нескольких типов установок. Можно использовать стационарные или же переделанные с самоходных транспортных средств. Независимо от конструкций, любой тип установки имеет общие составляющие.

Как работает

Основная особенность работы таких буровых установок заключается в том, что необходимо использование рамной или же решетчатой вышки. Она нужна для закрепления подъемного оборудования, а также других комплектующих оборудования. С её помощью можно опускать и поднимать в шахту скважины детали бурильной колонны.

Установка может иметь двигатель, работающий на электричестве или внутреннего сгорания. Отлично может подойти двигатель ДВС, на котором обустроено оборудование. Для того чтобы передавать вращательные движения от двигателя к ротору, устанавливается привод. Также он может выполнять задачу по изменению диапазона оборотов.

Ведущая труба, которая воспринимает крутящий момент от ротора, характеризуется тем, что сохраняет функцию перемещаться беспрепятственно по направлению оси. На оси стола предусмотрено наличие отверстия, может демонтироваться. Её также можно заменить на трубы различного типа. Такая деталь получила название рабочего вкладыша.

схема роторноого бурение скважин

Отдельные трубы составляют бурильную колонну. Они соединяются с ведущей трубой. Также предусмотрено соединение их между собой с помощью разъемных муфт. Вращательные движения по трубам передаются на долото. Затем долото вращательными движениями с помощью рабочих кромок воздействует на грунт, разрушая его. Характерно, что долото может иметь несколько типов рабочих установок. На него можно устанавливать алмазные, изготовленные из твердых сплавов, а также композитных материалов. Также существует несколько типов, различных по форме кромок – с шарошками или режущая. Это требуется для максимально удобной работы в условиях различных пород грунтов.

Осевое усилие от ротора не воспринимается буровой колонной. Чтобы не допустить появление изгиба труб, из которых делается колонна, её нужно держать в растянутом положении. Необходимо, чтобы было давление на зону забоя от рабочих органов. Над долотом создается усилие, которое достигается благодаря высокой массе труб, используемых специально для увеличения массы. Сила тяжести распределяется неравномерно. Большая часть приходится на долото, а остальная – на растягивание буровой колонны, которая находится в подвешенном состоянии.

Приводной вал, который располагается сверху, подвешивают к талевой системе с использованием вертлюга. Он также используется, чтобы добиться свободного вращения груза. По вертлюгу и полые трубы, расположенные в буровой колонне к соплам долота, нужно подавать жидкость для промывки.

Жидкость, которая подается под напором, размывает породу под долотом. Участвует в процессе вывода на поверхность грунта по зазору, который располагается между бурильными трубами и стволом.

Когда жидкость попадает на поверхность, она переходит к процессу очистки. Из нее удаляются буровые продукты. Это осуществляется при использовании фильтров различного типа.

После того как насосы пройдут очистку, сюда нужно снова закачать жидкость. Достаточно часто используются ступенчатые поршневые насосы. Роторное бурение скважин в условиях различных типов пород, а также на разных ресурсах, нужно использовать разные виды жидкостей для промывки. Если делаем отверстие в скалистой почве, можно использовать обычную воду. Но в условиях рыхлых, требуется сделать раствор воды и глины. Иногда можно продуть, используя воздух.

Особенности технологии роторного бурения

Технология роторного бурения скважин предусматривает вымывание из отверстия породы, а также опускание вниз колонны. Когда забой будет углубляться, нужно по мере необходимости наращивать буровую колонну, используя новые трубы. Периодически нужно поднимать трубы, это делается с помощью талевой системы, которая размещается наверху вышки. Разбирать буровую колонную нужно по очереди, каждую трубу отдельно.

Есть возможность осуществлять роторное бурение в несколько ступеней. После того как сделали проход в верхних слоях, как правило, рыхлых, нужно поднять колонну, а затем опустить в забой трубу. Для заполнения кольцевого забора используется цемент. После его застывания, можно опускать в скважину долото с меньшим диаметром и продвигать его дальше. Можно делать такую работу в несколько этапов. На завершающем этапе нужно опустить вниз эксплуатационную трубу, на конце которой есть перфорация.

Вращения, скорость закачивания жидкости, а также количество и вес труб для утяжеления, какое нужно использовать долото зависят от того, насколько глубоко нужно делать отверстие, а также какой состав и характеристики имеет порода.

Лучше всего бурить в легких грунтах. Тогда достигается высокая скорость и оперативность подачи промывочной жидкости. Если работать в условиях скалистых породах, тогда скорость будет значительно ниже, а также сокращается количество используемой промывочной жидкости, которая используется для выброса грунта на поверхность.

Такой метод бурения позволяет делать скважины на очень большую глубину. Главные преимущества заключаются в высокой скорости работы, возможность работать практически в любом типе почвы, за исключением грунта с большими валунами, поскольку в данном случае есть угроза заклинивания долота, а также в тех грунтах, которые сильно впитывают жидкость для промывки.

Сложно бурить таким методом в холодное время года, поскольку промывочная жидкость замерзает. Очень сложно работать в тех местностях, где есть дефицит воды и глины. Если в работе используется глинистый раствор – это может привести к закупориванию водоносной жилы, поэтому потребуется делать промывку водой. Если породы рыхлые или нужно делать скважину большого диаметра, используется метод обратной промывки. В данном случае вода, которая подается по стволу, впитывается у основания колонны. Чтобы очищать жидкость, нужно сделать отстойники.