Буріння геологорозвідувальних свердловин з промиванням

Основним способом буріння свердловин є механічне обертальне буріння свердловин із промиванням. Процес спорудження свердловини включає підготовчий, основний і завершальний етапи.

Підготовчий етап включає такі види робіт і операцій:

1. Винесення точки закладення свердловини на місцевість.

2. Планування бурового майданчика.

3. Обладнання циркуляційної системи для промивальної рідини.

4. Установка фундаментів під бурову вишку і верстат.

5. Монтаж вишки, бурової будівлі та устаткування.

6. Підготовка під’їзних шляхів, ліній електропередачі.

Перераховані види робіт виконуються в основному при спорудженні відносно глибоких свердловин з використанням стаціонарних або пересувних бурових установок. При бурінні свердловин самохідними установками на невеликі глибини (до 500м) роботи підготовчого етапу істотно скорочуються.

Основний етап включає власне буріння, супровідні операції та інші необхідні види робіт. Особисто буріння включає в себе три взаимопов’язаних процеса: руйнування породи вибою породоруйнівним інструментом, транспортування руйнованной породи (шламу) на поверхню и стабілізація (закріплення) нестійких інтервалів.

Буріння здійснюється шляхом чергування рейсів. Рейс складається з буріння і супутніх йому операцій: підготовка до рейсу (збирання колонкового снаряда, виконання необхідних вимірів і т.д.), спуск бурового снаряда, доходження до забою, буріння, підйом бурового снаряда.

При бурінні звичайно виконуються додаткові роботи, пов’язані з обслуговуванням свердловини, бурового устаткування та інструменту (кріплення обсадними трубами, боротьба з ускладненнями, проведення досліджень свердловин, заміна елементів бурового снаряда, профілактичний огляд та ін. роботи.

Крім необхідних робіт, буріння може супроводжуватися непередбаченими витратами часу на простої і ліквідацію аварій.

Завершальний етап включає проведення відповідних досліджень у свердловині і вимірів (глибини свердловини, параметрів викривлення), витягання обсадних труб, ліквідаційне тампонування, демонтажні роботи, рекультивацію площі.У наміченому для буріння місці монтується бурова установка (рис. 1.2), яка має верстат 8, буровий насос 9, вишку 16, будинок 15, систему відстійників 13, стелажі для інструменту й ін.

б

а

Рис. 1.2. Загальна схема бурової установки:

а – при бурінні; б – при підйомі; в – план бурової установки

При колонковому бурінні використовують бурову кільцеву коронку 1, яка

з’єднана через керновідривач 2 з колонковою трубою 3, що слугує для розміщення керна.

Через перехідник 4 колонкова труба з’єднується з колоною бурильних труб 5 меншого діаметра (рис. 1.2, а).

Колона бурильних труб є довгим валом, який призначений для передачі обертання й осьового навантаження від бурового верстата 8 на поверхні до різців бурової коронки 1, що працює на вибої свердловини.

Бурильна колона складається з окремих труб 5, з’єднаних між собою за допомогою бурових замків 7 і муфт 6 на різі.

Набір технологічного бурового інструменту, що включає коронку, керновідривач, колонкову трубу, перехідник і бурильну колону, називається буровим снарядом. Верхня бурильна труба, з’єднана з верстатом, називається ведучою.

Буровий насос 9 подає промивальну рідину (зазвичай воду або глинистий розчин) через нагнітальний шланг 10, сальник 11 у бурильні труби 5. Сальник 11 слугує для з’єднання нерухомого гнучкого нагнітального шланга з колоною труб, що обертається.

Після бурильних труб промивальна рідина проходить над вибоєм, охолоджує породоруйнівний інструмент 1, очищує вибій і по кільцевому зазору між колоною бурильних труб і стінками свердловини виносить на поверхню зруйновану породу – буровий шлам. Якщо як промивальну рідину застосовують спеціальний розчин, він одночасно зміцнює стінки свердловини.

Промивальна рідина разом зі шламом протікає через систему жолобів 12 і відстійників 13, у яких шлам осаджується.

Очищена рідина засмоктується насосом 9 через усмоктувальний шланг 14 з відстійника 13 і знову направляється до вибою. Таким чином, у процесі буріння здійснюється безперервна замкнута циркуляція промивальної рідини.

При колонковому бурінні заглиблення за один рейс невелике, звичайно не перевищує декількох метрів і обмежується або зносом бурової коронки, або необхідністю витягання керна з колонкової труби.

Для забезпечення заглиблення необхідно з поверхні регулювати процес руйнування породи і винесення породи на поверхню.

Режимом буріння називається сполучення параметрів, що характеризують процес роботи породоруйнівного інструменту.

Основні параметри режиму колонкового обертального буріння:

– осьове навантаження на породоруйнівний інструмент;

– частота обертання породоруйнівного інструменту;

– кількість і якість промивальної рідини, що подають у свердловину.

По закінченні буріння керн заклинюють у буровій коронці і відривають від вибою за допомогою керновідривача, після чого починають підйом снаряда.

Для підйому від колони відгвинчують ведучу бурильну трубу і буровий верстат разом з нею відсувається від устя свердловини (рис. 1.2, б).

Починається підйом бурового снаряда за допомогою лебідки верстата 17, сталевого каната 18, що проходить через кронблок 19, вишки 16 та елеватора 20, що слугує для захоплення колони.

Для прискорення підйому шляхом скорочення операції з розгвинчування нарізних з’єднань снаряд піднімають не по одній трубі, а свічами, що складаються з декількох бурильних труб.

Свічі з’єднуються замками 7, а бурильні труби у свічі – муфтами 6.

Після підйому на довжину свічі колона закріплюється (підвішується) за допомогою підкладної вилки на труборозгвинчувачі 21, потім піднята свіча відгвинчується від колони.

Відгвинчену свічу встановлюють на підсвічник 22, елеватор 20 від’єднується від верха свічі й опускається вниз. На усті його з’єднують з колоною і знову повторюється підйом снаряда на довжину свічі.

Після підйому на поверхню колонкового набору здійснюється витягання керна з колонкової труби, заміна зношеної бурової коронки.

Потім виконується спуск снаряда в свердловину. Довжину колони при цьому збільшують на величину, необхідну для заглиблення протягом наступного рейсу, шляхом додавання бурильних труб між ведучою трубою і буровим снарядом. Ця операція називається нарощуванням.

При бурінні свердловина у верхній частині розрізу перетинає м’які або нестійкі гірські породи (глини, піски, валунно-галькові відклади, зруйновані скельні породи). Для закріплення стінок свердловини інтервал нестійких порід перекривається колоною обсадних труб 23. Обсадними трубами при потребі закріплюються й інтервали свердловини, які залягають на великій глибині.

У свердловині проводяться спеціальні роботи: вимірювання її викривлення, гідрогеологічні та геофізичні дослідження (каротаж), випробування стінок свердловини, орієнтування керна.

Ряд робіт здійснюється для забезпечення нормального стану свердловини та якості робіт. Це закріплення нестійких інтервалів шляхом тампонування, скероване буріння шляхом штучного скривлення свердловини, ліквідація виникаючих аварій.

Устаткування і вишку перевозять на нове місце в зібраному або демонтованому вигляді.