Общие положения. Ствол скважины создается разрушением горных пород с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность

ВЫБОР МЕХАНИЧЕСКОГО ВРАЩАТЕЛЬНОГО СПОСОБА БУРЕНИЯ. ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И СПЕЦИФИКА ТЕХНОЛОГИИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ

ЛЕКЦИЯ 14

Ствол скважины создается разрушением горных пород с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность. При сплошном забое разрушается вся масса породы под долотом; при отборе керна бурильными головками (колонковыми долотами) разрушению подвергается только кольцевое пространство у стенки скважины, а внутренний цилиндр породы (керн) извлекается в целом виде (колонковое бурение) для последующего изучения.

Порода может разрушаться дроблением при ударах инструмента о породу, резанием (скалыванием) или (и) истиранием (последний случай - разновидность предыдущего). Каждому из этих видов разрушения соответствуют основные методы механического способа бурения: ударное, вращательное, ударно-вращательное бурение.

Ударное бурение, имеющее ограниченное применение, обеспечивает цилиндрический ствол скважины путем выдалбливания в породе под ударами клинообразного долота, получающего возвратно-поступательное движение от станка, установленного на поверхности. Цилиндричность ствола достигается поворотом плоского или крестообразного долота в промежутке между ударами на некоторый угол; выбор его величины зависит от твердости пород.

Наибольшее применение получило механическое вращательное бурение. При этом способе цилиндрический ствол формируется непрерывно вращающимся долотом. Разбуренные частицы (шлам) в процессе бурения также непрерывно выносятся на поверхность циркулирующим буровым промывочным агентом: буровым раствором, газом, газированной жидкостью. При вращательном бурении долото внедряется в породу в результате одновременного действия осевого усилия (нагрузки), направленного перпендикулярно к плоскости забоя, и окружного усилия от вращающего момента.

В результате действия осевого усилия долото внедряется в породу, а окружное усилие приводит к скалыванию, дроблению или истиранию породы (в зависимости от твердости пород и вида разрушающего инструмента).

Различают два способа механического вращательного бурения, используемых в практике геологоразведочного и промышленного эксплуатационного бурения на нефть и газ:

роторное - когда двигатель, приводящий во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб, находится на поверхности;

с использованием забойных двигателей - когда двигатель расположен у забоя скважины, над долотом.

Способ бурения с использованием забойных машин имеет разновидности в зависимости от типа двигателя:

а) с гидравлическими двигателями, когда поток бурового раствора, кроме известных основных функций, используется как источник энергии;

б) с электрическими двигателями (электробур).

Стоит заметить, что в практике используются принципиально различные типы гидравлических машин:

· Турбобуры, или двигатели гидродинамического действия;

· Винтовые (гидростатические) объемные двигатели-редукторы с эпициклической системой зацепления.

Роторное и бурение с гидравлическими забойными машинами являются основными способами проводки скважин и применяются повсеместно. Особенно широко используется механический вращательный способ бурения с использованием гидравлических двигателей в России и странах СНГ.