Буровые работы
Буровые работы
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..1
I.
Бурение и область применения,
КЛАСИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ……………………………………………….2
II.
БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА
НЕФТЬ И ГАЗ……………………..3
III.
ТУРБОБУР, ЭЛЕКТРОБУР………………………………………...5
IV.
НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОЕ
БУРЕНИЕ…………………….7
V.
МНОГОЗАБОЙНОЕ
БУРЕНИЕ…………………………………...8
VI.
ПОИСКИ И РАЗВЕДКА
ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ………………………………………………………..9
VII.
СВОЛОПРОХОДЧЕСКИЙ
АГРЕГАТ…………………………..11
VIII.
БУРЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ
ШПУРОВ И СКВАЖИН………….14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………….15
Список использованной литературы………………………….16
ВВЕДЕНИЕ
Центральная
геолого-геофизическая экспедиция проводит целый ряд буровых работ различной
направленности. Имеющийся парк буровой техники и материально-техническая
оснащенность позволяет решать сложнейшие задачи по бурению скважин. В настоящее
время на техническом вооружении экспедиции находятся следующие виды буровых
установок: УРБ-3А3, УРБ-3АМ, УРБ-2.5А, УГБ-50М, ПБУ-2, СТУ-1001Б и УГБ-3УК,
которые позволяют производить бурение:
· Геологоразведочных
скважин глубиной до 800 м при диаметрах бурения с отбором керна 132, 112, 93 и
76 мм;
· Скважин глубиной до 300 м
на рассолы, минеральные воды с проведением цементации отсадных колонн;
· Эксплуатационных скважин
для водоснабжения под промышленные насосы типа ЭЦВ-5, 6, 8, 10;
· Инженерно-геологических
скважин шнековым и колонковым способом под любые виды строительства;
· Скважин под опоры,
столбы, фундаменты, ограждения глубиной 1-10 м и диаметром 300-600 мм.
Кроме того, экспедиция
проводит ремонт эксплуатационных скважин:
· Оборудование скважин
насосами (в том числе, замена насосов), водоподъёмными трубами, задвижками,
станциями управления и защиты (СЦ-8);
· Гидравлический
"прострел" фильтровой части скважин установкой АСП-ТМ
· Чистка ствола скважин с
извлечением и опусканием насоса.
· Проведение
ликвидационного тампонажа скважин, вышедших из строя.
Центральная
геолого-геофизическая экспедиция проводит буровые работы в Нижегородской
области, Республиках Татарстан, Марий Эл, Удмуртия, Мордовия и других регионах.
Экспедиция имеет огромный
опыт в производстве буровых работ, за период её существования сооружены тысячи
геологоразведочных скважин, выполнивших свое геологическое задание с высоким
качеством; сооружены сотни эксплуатационных скважин для водоснабжения поселков,
предприятий и колхозов.
Сооружены тысячи скважин
под бытовые насосы для частных лиц и садоводческих товариществ. В настоящее
время скважины оборудуют под бытовые насосы типа "Малыш" и БЦП-50.
I.
Бурение и область применения, КЛАСИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ
Бурение - процесс сооружения горной
выработки цилиндрической формы - скважины, шпура или шахтного
ствола - путём разрушения горных пород на забое. Бурение осуществляется, как
правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне, асфальте и
др.). В ряде случаев процесс бурения включает крепление стенок скважин (как
правило, глубоких) обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой
зазор между трубами и стенками скважин.
Область применения
бурения многогранна: поиски и разведка полезных ископаемых; изучение свойств
горных пород; добыча жидких, газообразных и твёрдых (при выщелачивании и
выплавлении) полезных ископаемых через эксплуатационные скважины; производство
взрывных работ; выемка твёрдых полезных ископаемых; искусственное закрепление
горных пород (замораживание, битумизация, цементация и др.); осушение
обводнённых месторождений полезных ископаемых и заболоченных районов; вскрытие
месторождений; прокладка подземных коммуникаций: сооружение свайных фундаментов
и др.
Ежегодные объёмы бурения
огромны: только в СССР за 1967 на нефть и газ пробурено около 12 млн. м
глубоких скважин, из которых 5,8 млн. м - разведочные, свыше 20 млн. м
пробурено взрывных и сейсморазведочных скважин, 10-12 млн. м -
структурно-поисковых.
Классификация способов бурения. По характеру
разрушения породы, применяемые способы бурения делятся на: механические - буровой
инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая её, и
немеханические - разрушение происходит без непосредственного контакта с породой
источника воздействия на неё (термическое, взрывное и др.). Механические
способы бурения подразделяют на вращательные и ударные (а также
вращательно-ударные и ударно-вращательные). При вращательном бурении порода
разрушается за счёт вращения прижатого к забою инструмента. В зависимости от
прочности породы при вращательном бурении применяют буровой породоразрушающий
инструмент режущего типа (Долото буровое и Коронка буровая); алмазный
буровой инструмент; дробовые коронки, разрушающие породу при помощи дроби (Дробовое бурение). Ударные
способы бурения разделяются на: ударное бурение или
ударно-поворотное (бурение перфораторами, в том числе погружными,
ударно-канатное, штанговое и т.п., при которых поворот инструмента
производится в момент между ударами инструмента по забою); ударно-вращательное
(погружными пневмо-и гидроударниками, а также бурение перфораторами с
независимым вращением и т.п.), при котором удары наносятся по непрерывно
вращающемуся инструменту; вращательно-ударное, при котором породоразрущающий
буровой инструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте
с породой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодически
наносимых по нему ударов. Разрушение пород забоя скважины производится по всей
его площади (бурение сплошным забоем) или по кольцевому пространству с
извлечением керна (колонковое
бурение). Удаление продуктов разрушения бывает
периодическое с помощью желонки и непрерывное
шнеками, витыми штангами или путём подачи на забой газа, жидкости или раствора
(Глинистый раствор). Иногда
бурение подразделяют по типу бурового инструмента (шнековое, штанговое,
алмазное, шарошечное и т.д.); по типу буровой машины (перфораторное,
пневмоударное, турбинное и т.д.), по методу проведения скважин (наклонное,
кустовое и т.д.). Технические средства бурения состоят в основном из буровых
машин (буровых установок) и породоразрушающего инструмента. Из немеханических
способов получило распространение для бурения взрывных скважин в
кварцсодержащих породах термическое бурение,
ведутся работы по внедрению взрывного бурения.
Бурение развивалось и
специализировалось применительно к трём основным областям техники: наиболее
глубокие скважины (несколько км) бурятся на нефть и газ, менее глубокие
(сотни м) для поисков и разведки твёрдых полезных ископаемых, скважины и
шпуры глубиной от нескольких м до десятков м бурят для
размещения зарядов взрывчатых веществ (главным образом в горном деле и строительстве).
II.
БУРЕНИЕ
СКВАЖИН НА НЕФТЬ И ГАЗ.
В Китае свыше 2 тыс. лет назад впервые в мировой
практике вручную бурились скважины (диаметром 12-15 см и глубиной до 900
м) для добычи соляных растворов. Буровой инструмент (долото и бамбуковые
штанги) опускался в скважину на канатах толщиной 1-4 см, свитых из
индийского тростника. Бурение первых скважин в России относится к 9 в. и связано
с добычей растворов поваренной соли (Старая Русса). Затем соляные промыслы развиваются
в Балахне (12 в.), в Соликамске (16 в.). На русских соляных промыслах издавна
применялось ударное штанговое бурение. Во избежание ржавления буровые штанги
делали деревянными; стенки скважин закрепляли деревянными трубами. Первый
буровой колодец, закрепленный трубами, был пробурен на воду в 1126 в провинции
Артуа (Франция), отсюда глубокие колодцы с напорной водой получили название
артезианских.
Развитие методов и
техники бурения в России начинается с 19 в. в связи с необходимостью снабжения
крупных городов питьевой водой. В 1831 в Одессе было образовано "Общество
артезианских фонтанов" и пробурены 4 скважины глубиной от 36 до 189 м.
В 1831-32 бурили скважины в Петербурге (на Выборгской стороне), в 1833 в
Царском Селе, в Симферополе и Керчи, в 1834 в Тамбове, Казани и Евпатории, в
1836 в Астрахани. В 1844 была заложена первая буровая скважина для артезианской
воды в Киеве. В Москве первая артезианская скважина глубиной 458 м
пробурена на Яузском бульваре в 1876. Первая буровая скважина в США пробурена
для добычи соляного раствора близ Чарлстона в Западной Виргинии (1806).
Поворотным моментом, с
которого начинается бурный прогресс в бурении, было развитие нефтедобычи.
Первая нефтяная скважина была пробурена в США случайно в 1826 близ Бернсвилла в
Кентукки при поисках рассолов. Первую скважину на нефть заложил в 1859 американец
Дрейк близ г. Тайтесвилла в Пенсильвании. 29 августа 1859 нефть была встречена
на глубине 71 фута (около 20 м), что положило начало нефтяной промышленности
США. Первая скважина на нефть в России пробурена в 1864 около Анапы (Северный
Кавказ).
Технические
усовершенствования бурения в 19 в. открываются предложением немецкого инженера
Эйгаузена (1834) применять так называемые ножницы (сдвигавшаяся пара звеньев
при штанговом Б.). Идея сбрасывать соединённое со штангами долото привела к
изобретению во Франции Киндом (1844) и Фабианом (1849) свободно падающего
бурового инструмента ("фрейфала"). Этот способ получил название
"немецкий". В 1846 французский инженер Фовель сделал сообщение о
новом способе очистки буровых скважин водяной струей, подаваемой насосом с
поверхности в полую штангу. Первый успешный опыт бурения с промывкой проведён
Фовелем в Перпиньяне (Франция).
В 1859 Г.Д. Романовский
впервые механизировал работы, применив паровой двигатель для бурения скважины
вблизи Подольска. На нефтяных промыслах Баку первые паровые машины появились в
1873, а через 10 лет почти повсеместно они заменили конную тягу. При бурении
скважин на нефть на первом этапе получил развитие ударный способ (бурение
штанговое, канатное, быстроударное с промывкой забоя). В конце 80-х гг. в Новом
Орлеане в Луизиане (США) внедряется роторное бурение на нефть с применением
лопастных долот и промывкой глинистым раствором. В России вращательное роторное
бурение с промывкой впервые применили в г. Грозном для бурения скважины на
нефть глубиной 345 м (1902). В Сураханах (Баку) на территории завода
Кокорева в 1901 заложена скважина для добычи газа. Через год с глубины 207 м
был получен газ, использовавшийся для отопления завода. В 1901 на Бакинских
нефтепромыслах появились первые электродвигатели, заменившие паровые машины при
бурении. В 1907 пройдена скважина вращательным бурением сплошным забоем с
промывкой глинистым раствором.
Впервые автомат для
регулирования подачи инструмента при роторном бурении был предложен в 1924
Хилдом (США). В начале 20 в. в США разработан метод наклонного роторного
бурения с долотами малого диаметра для забуривания с последующим расширением
скважин.
Ещё в 70-х гг. 19 в.
появились предложения по созданию забойных двигателей, то есть размещению
двигателя непосредственно над буровым долотом у забоя буримой скважины.
Созданием забойного двигателя занимались крупнейшие специалисты во многих странах,
проектируя его на принципе получения энергии от гидравлического потока, позднее
- на принципе использования электрической энергии. В 1873 американский инженер
Х. Г. Кросс запатентовал инструмент с гидравлической одноступенчатой турбиной
для бурения скважин. В 1883 Дж. Вестингауз (США) сконструировал турбинный
забойный двигатель. Эти изобретения не были реализованы, и проблема считалась
неосуществимой. В 1890 бакинский инженер К. Г. Симченко запатентовал
ротационный гидравлический забойный двигатель. В начале 20 в. польский инженер
Вольский сконструировал быстроударный забойный гидравлический двигатель (так
называемый таран Вольского), который получил промышленное применение и явился
прототипом современных забойных гидроударников.
Впервые в мировой
практике М. А. Капелюшниковым, С. М. Волохом и Н. А. Корневым запатентован
(1922) турбобур,
примененный двумя годами позже для бурения в Сураханах. Этот турбобур был выполнен
на базе одноступенчатой турбины и многоярусного планетарного редуктора.
Турбобуры такой конструкции применялись при бурении нефтяных скважин до 1934. В
1935-39 П.П Шумилов, Р.А.Иоаннесян, Э.И.Тагиев и М.Т.Гусман разработали и
запатентовали более совершенную конструкцию многоступенчатого безредукторного
турбобура, благодаря которому турбинный способ бурения стал основным в СССР.
Совершенствование турбинного бурения осуществляется за счёт создания секционных
турбобуров с пониженной частотой вращения и увеличенным вращающим моментом.
III.
ТУРБОБУР,
ЭЛЕКТРОБУР
Турбобур - забойный гидравлический
двигатель для бурения глубоких
скважин преимущественно на нефть и газ. Многоступенчатый турбобур - машина
открытого типа, вал его вращается в радиальных и осевых резинометаллических
подшипниках, смазкой и охлаждающей жидкостью для которых является циркулирующая
промывочная жидкость - глинистый раствор. Для получения максимальных значений
кпд лопатки турбины профилируют так, чтобы безударный режим их обтекания
совпадал с максимумом мощности турбины. Выполняют турбины цельнолитыми, общее
число ступеней турбины достигает 120, рабочие диаметры турбобура для бурения
глубоких и сверхглубоких скважин - 164, 172, 195, 215, 240, 280 мм,
частота вращения вала турбины от 150 до 800-1000 об/мин. Рабочий момент
на валу турбобура зависит от его диаметра и составляет от 1 до 5-6 кнм
(1 нм = 0,1 кгсм). С 1950 для увеличения вращающего
момента на валу применяют многосекционные турбобуры, в которых последовательно
соединяются 2-3 секции турбин турбобура с общим числом ступеней 300-450. Это
позволило наряду с увеличением вращающего момента снизить частоту вращения вала
турбины до 300-400 об/мин (для более эффективной работы шарошечных
долот). В таких турбобурах шаровая осевая опора вынесена в специальный
шпиндель, присоединяемый к нижней секции турбобура. В шпинделе имеются также
радиальные опоры и сальник, позволяющий использовать гидромониторные долота.
С 1970 для дальнейшего
снижения частоты вращения вала турбины в турбобуре применяют ступени
гидродинамического торможения, позволившие бурить при 150- 250 об/мин. С
начала 70-х гг. внедряются турбобуры с независимой подвеской секции и с
демпфирующими устройствами, которые обладают увеличенным сроком межремонтной работы
и улучшают условия работы шарошечных долот за счёт снижения вибрации бурильной
колонны. Для работы с гидромониторными долотами, без
дополнительного нагружения буровых насосов, начато применение турбобуров с
разделённым потоком на нижней секции, который отличается тем, что перепад
давлений, срабатываемый в его нижней секции, равен перепаду давлений в штуцерах
гидромониторного долота. При этом нижняя секция турбобура работает на части
потока, подаваемого в скважину.
В разведочном
бурении для отбора керна в полом валу трубобора размещается съёмная
грунтоноска. Для бурения в условиях борьбы с кривизной ствола скважины
используют трубобор с вращающимся корпусом.
В 1899 в
России был запатентован электробур на канате. В 30-х гг. в США прошёл
промышленные испытания электробур с якорем для восприятия реактивного момента,
опускавшийся в скважину на кабеле-канате. В 1936 впервые в СССР Квитнером и Н.
В. Александровым разработана конструкция электробура с редуктором, а в 1938 А.
П. Островским и Н. В. Александровым создан электробур, долото которого
приводится во вращение погружным электродвигателем. В 1940 в Баку электробуром пробурена
первая скважина.
Страницы: 1, 2
|