Способи буріння свердловин

У табл. 1.1 наведена класифікація способів буріння свердловин, в основу якої покладені процеси та способи руйнування гірських порід. Основні ознаки класифікації – засоби і використовувана енергія, за допомогою яких може руйнуватися порода при формуванні стовбура свердловини.

До першого класу відносять широко використовуваний у практиці механічний спосіб буріння, при якому реалізуються механічні процеси руйнування порід, що виникають за рахунок дії силового поля, створюваного ударом, обертанням, вібрацією й осьовим навантаженням або задавлюванням інструменту. Відповідно до цього за характером діючих навантажень можна виділити чотири основних і кілька комбінованих способів руйнування порід.

При ударному (ударно-поворотному) способі буріння породи руйнуються шляхом нанесення ударів породоруйнівним інструментом з визначеною силою Р_д і швидкістю V. Після кожного удару долото повертається на деякий кут без навантаження. У таких умовах реалізуються процеси зминання, дроблення і сколювання породи.

Обертальний спосіб здійснюється при обертанні породоруйнівного інструменту, що занурений в гірську породу під дією постійного (статичного) осьового навантаження G₀ і сили різання F_р (протікають процеси зминання, роздавлювання, сколювання, зрушення, відриву, різання, стирання).

Таблиця 1.1

Класифікація способів буріння

Обертально-ударний спосіб здійснюється за допомогою спеціального породоруйнівного інструменту шарошкового типу, при обертанні якого зубці шарошок, що перекочуються, наносять удари по вибою, у результаті чого порода руйнується як і при ударному способі за рахунок зминання, дроблення, сколювання, частково за рахунок різання в момент проковзування шарошок.

Ударно-обертальний спосіб реалізується шляхом обертання інструменту під дією сили F_р і занурення його під дією осьового навантаження G₀ і Р_у – сили ударів, що наносять за допомогою спеціальних механізмів з визначеною частотою n. При цьому реалізуються процеси дроблення, зминання, роздавлювання, сколювання, частково, різання і стирання породи.

Вібраційний спосіб полягає в зануренні спеціального бурового інструменту в пухку породу під дією змушених високочастотних зворотно-поступальних подовжніх коливань (вібрацій), динамічного Р_д та осьового навантаження G₀ (протікають процеси зминання, переміщення й ущільнення в стінках свердловини елементів породи).

Вібраційно-обертальний спосіб полягає в руйнуванні породи під дією сили різання F_р при обертанні спеціального інструменту, що заглиблюється в породу під дією осьового навантаження G₀ і малоамплітудних динамічних високочастотних імпульсних навантажень (вібрацій) Р_д. При цьому реалізуються процеси зминання, роздавлювання, сколювання, різання, стирання.

Спосіб задавлювання полягає в зануренні породоруйнівного інструменту, що має форму конуса або порожнього циліндра, у м’яку породу під дією осьового навантаження G₀. Порода у цьому випадку ущільнюється в стінках свердловини (процеси зминання і переміщення маси).

Другий клас включає кілька груп способів буріння, при яких порода руйнується під дією фізичних полів або речовин з використанням різних видів енергії. При реалізації цих способів буріння можуть протікати ті або інші процеси руйнування (плавлення, випарювання, горіння, розчинення).

Способи руйнування, що входять у третій клас, являють собою ту або іншу комбінацію зі способів першого і другого класів.