Бурение роторным способом: Роторное бурение — Что такое Роторное бурение?

Роторное бурение с обратной промывкой

При этом способе бурения порода разрушается специальным режущим инструментом (различной конструкции долотами), а затем на поверхность выносится либо при помощи промывки (прямой или обратной) или шнековым способом. 

Роторное бурение с прямой промывкой

В этом случае  подается глинистый раствор, который подается непосредственно через бурильную колонну под большим давлением. Этот раствор омывает бурильный инструмент, захватывает разрушенную породу и по кольцевому зазору между бурильной колонной и стенками скважины поднимается наверх.

Достоинства

1.      Меньшая себестоимость бурения скважины по сравнению со способом обратной промывки.

2.      Возможность прохождения рыхлых пород.

Недостатки

1.

      Меньшая скорость бурения по сравнению с методом обратной промывки (в 1.5-2.5 раза).

2.      Большая вероятность глинизации скважины (засорение пространства около фильтра частичками глины).

Роторное бурение с обратной промывкой

В этом случае в качестве промывочного раствора используется техническая вода, которая подается насосом между стенками буровой колонны и стенками скважины. Вода охлаждает бурильный инструмент и вместе с разрушенной породой поднимается внутри бурильной колонны наружу.

Достоинства

1.      Большая скорость бурения по сравнению с методом прямой промывки.

2.      Отсутствует вероятность глинизации скважины.

Недостатки

1.      Более высокая стоимость работ.

2.       Трудности при бурении рыхлых, неустойчивых пород.

Шнековый способ подачи породы наверх

В этом случае транспортером выступает шнек. Он же выступает в качестве бурильной штанги, передавая вращение двигателя, расположенного на поверхности на бурильный инструмент.

Достоинства

1.      Отсутствует необходимость в обеспечении буровых работ водой и глиной.

2.      Более высокая производительность по сравнению с ударно-канатным способом (в случае прохождения нетвердых пород).

Недостатки

1.      Более низкая скорость бурения по сравнению с роторным бурением с прямой  и обратной промывкой.

2.      Невозможность бурения твердых пород (необходимо охлаждать буровой инструмент).

3.      Невозможность бурения в рыхлых породах.

4.      Максимальная глубина скважины ограничена 80 м (обычно, у буровиков длины шнеков хватает максимум на 50 м).

 Инструмент, используемый при роторном бурении

В качестве инструмента используются долота различной конструкции – фрезерные, лопастные, шарошечные, алмазные, а также специальной конструкции долота-расширители, служащие для расширения ствола скважины в интервале водоносного слоя.

Лопастные  долота – это наиболее простой и недорогой вид бурового инструмента. Бывает двух- и трехперьевые, ступенчато-лопастные и пикообразные. Используются в основном для бурения мягких и средней твердости пород.

Фрезерные долота – выполнены в виде фрезы с припаянными твердосплавными пластинами. Применяются для бурения любых типов пород.

Шарошечные долота – выполнены в виде нескольких шарошек с фрезерованными или впрессованными стержнями из твердосплавных сплавов или быстрорежущей стали. Бывают долота с одной, двумя, тремя, четырьмя и шестью шарошками. В процессе бурения шарошки перекатываются по забою, совершая сложное поступательно-вращательное движение, дробя и истирая породу. Применяются для бурения любых типов пород. Являются наиболее универсальным буровым инструментом.

Алмазные долота – выполнены в виде стального корпуса и головки, на которую нанесена порошкообразная алмазная шихта. Обеспечивают самую высокую скорость бурения и наибольшее время непрерывного бурения без смены инструмента. Чувствительны к режимам охлаждения.

Для бурения роторным способом в настоящее время используются такие буровые установки, как УPБ-2, УPБ-2,5А; УPБ-3АМ, УPБ-3А2, УPБ-3А3, БУ80БРД, 1БА-15В, CБДУМ-150-ЗИВ, УБB-600.

Роторный способ бурения скважин

Скважины

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.

Что такое вращательное бурение и как оно работает?

Вращательное бурение сохраняет свою популярность на протяжении многих лет, являясь наиболее распространенным методом бурения, используемым для различных проектов.

Археологические данные показывают, что даже египтяне могли использовать подобную технику, и этот метод датируется 3000 г. до н.э.

Borehole Solutions, геотехническая буровая компания, базирующаяся в Эссексе, является одной из многих компаний, предлагающих этот метод бурения. Джон Родгман, управляющий директор компании Borehole Solutions, поделился своим опытом, рассказав, где и когда используется роторное бурение, а также каковы плюсы и минусы любого проекта, включающего этот процесс.

Процесс вращательного бурения

Роторные буровые установки используют высокие уровни крутящего момента и вращения. Вращение бурового долота бурит горную породу со скоростью от 50 до 120 об/мин. Долота с фиксированным буровым долотом, более известные как долота PDC, и шарошечные долота являются двумя основными видами буровых долот. Оба часто используются в промышленности.

Сверление PDC, что означает поликристаллические алмазные материалы, является одним из наиболее важных достижений в области материалов для инструментов для бурения нефтяных скважин. При бурении долотом PDC всегда необходимо использовать либо воздух, либо буровой раствор, чтобы уменьшить трение о долото. Кроме того, также важно охлаждать скважину, чтобы обеспечить бесперебойную работу бура и снизить любые риски неправильного технологического процесса.

Долота PDC производятся двух типов, каждый из которых немного отличается по своим возможностям. Это биты с матричным корпусом и биты со стальным корпусом. Корпус Matrix имеет некоторые ограниченные характеристики, такие как высота лезвия, и, следовательно, имеет более низкую ударную вязкость. С другой стороны, долота со стальным корпусом лучше всего подходят для сложных профилей долот и гидравлических конструкций.

Какие горные породы подходят для вращательного бурения?

Роторные буровые установки могут применяться в различных геологических формациях, благодаря своей универсальной и уникальной форме бурения. Один из моментов, на который стоит обратить внимание, это тип буровой скважины. При бурении более глубоких скважин более подходящим является вращательное бурение с использованием воздуха, тогда как вращательное бурение с использованием бурового раствора больше подходит для рыхлых пород, таких как песок и гравий. Это связано с тем, что вращатель бурового раствора требует быстрого вращения для бурения открытой скважины на основе жидкости. Добавка добавляется в буровой раствор во время процесса вращения бурового раствора, который покрывает стенки скважины, чтобы обеспечить ее поддержку во время работы.

Плюсы и минусы вращательного бурения

Высокая скорость и общая гибкость буровой установки в сочетании с ее способностью давать невероятно точные результаты делают ее важным элементом парка любой геотехнической буровой компании. Кроме того, точность строительства всегда высока, а установка производит минимальное количество шума, что идеально подходит для строительного проекта, осуществляемого в городских или жилых районах.

Тем не менее, процессы бурения принимают разные формы, а это означает, что ни один из них не может идеально подходить для каждого возможного сценария. Несмотря на то, что существует две основные формы бурения, которые могут удовлетворить большинство потребностей в бурении, — воздушно-вращательное и буровое бурение, — иногда возникает необходимость изучить другой метод, например, двойное вращательное бурение или обратную циркуляцию. Там, где один метод может оказаться непригодным для конкретной работы, другой позволит выполнить ее на безупречном уровне.

Вращательное бурение — чрезвычайно изобретательный и универсальный процесс, который останется прочно укоренившимся методом в отрасли геотехнического бурения.

Различные типы вращательного бурения, используемые в горнодобывающей промышленности

Перейти к основному содержанию

Спаситель Аворньо

Спаситель Аворньо

Менеджер по цифровому маркетингу | Специалист по цифровому PR | Разработчик WordPress | Контент-менеджер | Редактор Википедии | Блогер

Опубликовано 26 февраля 2020 г.

+ Подписаться

Буровые работы стали одним из основных способов продуктивной добычи полезных ископаемых. Он оказался очень эффективным при разработке взрывных скважин, систем вентиляции, откатки, рудоспусков, дренажных скважин и туннелей. Хотя применение бурения в горнодобывающей промышленности очень широкое, его назначение можно разделить на две категории; Разведка и добыча.

Разведочное бурение — это тип бурения, который проводится с единственной целью получения подробной информации о формациях, находящихся под поверхностью земли. С другой стороны, эксплуатационное бурение — это форма бурения, которая проводится для облегчения трудовых процессов, связанных с добычей руды.

Вращательное бурение используется для разработки наблюдательных скважин и отбора проб горных пород. Он включает в себя использование приводной вращающейся режущей головки на конце вала, который при вращении вбивается в землю. Чтобы режущая головка оставалась холодной, требуется смазка водой, грязью или воздухом.

Различные типы вращательного бурения, используемые в шахтах, включают:

Шнековое бурение

Шнековое бурение использует простое долото с лопастями, установленное на конце вращающейся пружины стержней, для разрезания и разрушения горных пород на куски. Камни при разрушении собираются либо ковшовым шнеком, либо шнеком. В ковшовом шнеке битая порода собирается в небольшой бункер, расположенный в задней части долота. При заполнении контейнер поднимают с земли опустошенным. При винтовом шнековом бурении отбитые породы перемещаются на поверхность спиральной винтовой нарезкой по штанговой колонне.

Бурение с лопастным долотом

В этом методе вращательного бурения используются долота для разрушения горных пород, армированных за счет энергии, подаваемой вращающейся бурильной колонной. В мягких породах буровое долото разрезает и удаляет камни в процессе вспахивания/шабрения. В твердых породах буровое долото использует дробящее и скалывающее действие для резки и удаления камней. Долота, используемые для этой формы вращательного бурения, используют сжатый воздух или воду под высоким давлением.

Решения HPE для вращательного бурения

1. Буровая установка для узкого туннеля

Буровая установка для узкого туннеля HPE специально разработана для продуктивной добычи полезных ископаемых, а также для геологических исследований. Буровая установка обеспечивает безопасную работу для манипуляторов, поскольку оператор находится в безопасной зоне для управления буровой установкой.

2. Широкая тоннельная буровая установка

Широкая тоннельная буровая установка — это узкоспециализированный инструмент от HPE, разработанный для улучшенной проходки горизонтальных, вертикальных и боковых скважин в подземных шахтах. Буровая установка может быть использована для отбора проб горных пород для геологических исследований.

3. Буровая установка для бурения длинных скважин

Буровая установка для длинных скважин от HPE — это высококачественная буровая установка, которая очень эффективна при геологических исследованиях горных пород и продуктивных горных работах. Его можно использовать для получения образцов горных пород глубоко под землей, разработки рудоспусков, разработки дренажных скважин, разработки кабельных скважин и разработки вентиляционных поднятий.

• Ручная дрель HPE (Hhh4) делает бурение твердых пород гибким и продается для малых и средних горнодобывающих компаний

  3 апр.

  2020 г.

• Вытяжка сварочного дыма: что лучше: на горелке или у источника с помощью вытяжных рукавов?

  27 марта 2020 г.

• Понимание ключевых аспектов установки пневматических двигателей

  17 марта 2020 г.

• Поддержание постоянной скорости с помощью

  17 марта 2020 г.

• Предотвращение отказа обратного клапана в соединениях трубопровода

  12 марта 2020 г.

  

• Южноафриканские компании еще не полностью привержены системе удаления сварочного дыма

  6 марта 2020 г.

• Почему важно обеспечить постоянную смазку гидравлических систем

  2 марта 2020 г.

• Беспроводная печать может повысить производительность и сократить время, потраченное в офисе

  29 февраля 2020 г.

• Смягчение падения грунта в подземных шахтах с помощью древесины

  26 февр.