Роторное бурение это: Роторное бурение — Что такое Роторное бурение?

Роторное бурение скважин – способы и технология

Роторное бурение скважин представляет собой один из видов вращательного бурения. Суть заключается в том, что породоразрушающий инструмент, расположенный внутри скважины, приводится в действие за счет электродвигателя или газотурбинного оборудования.

Роторное бурение наиболее распространенный метод, так как достаточно эффективен и прост в применении. Чаще всего он используется для бурения разведочных и эксплуатационных нефтяных скважин, однако, за счет компактности, применяется и для создания скважин с водой на частных участках

Технология роторного бурения впервые была применена в США в начале 1880-х годов, и с тех пор претерпевала незначительные изменения, положительно сказавшихся на её эффективности. В частности, совершенствовались породоразрушающие инструменты, изобретались новые промывочные жидкости, повышалась прочность отдельных элементов. Кроме того, совершенствовалась и сама технология бурения, за счет чего данный метод и является сейчас одним из основных способов создания забоя и почти полностью заменил стандартный ударный метод.

Обо всем, что нужно знать о роторном способе бурения – далее в статье.

Оборудование для роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту, нефтяная, газовая или любая другая скважина требует довольно внушительного списка оборудования. Без любой из этих частей работа установки невозможна. В перечень элементов, необходимых для осуществления роторного бурения, входит:

• вышка;
• буровая установка;
• ротор;
• буровые поршневые насосы;
• вертлюг;
• талевая система;
• система очистки жидкостью.

Вертлюг – это элемент, через который промывочная жидкость попадает в колонну. Он подвешен на один крюк талевой системы. Кроме этого, в неё входит кроноблок и блок.

Система очистки промывочной жидкостью также состоит из ряда элементов:

• вибросита;
• желоба;
• гидроциклонов

Роторный способ бурения скважин часто требует мобильности конструкции, поэтому её часто размещают на специальных платформах.

Роторное бурение скважин: плюсы и минусы

Бурение скважин роторным методом очень распространенно. Он имеет огромное количество преимуществ перед стандартным ударным способом:

1. Скорость. Бурение роторным способом производится значительно быстрее ударного.
2. Универсальность. Спектр применения метода гораздо шире, так как за счет применения различных долот можно работать с разными видами грунтов.
3. Размер. Вся установка занимает относительно немного места в отличие от конструкций для ударного метода.
4. Мобильность. За счет малых габаритов, установку можно разместить на подвижной платформе.

Вращательное роторное бурение скважин, тем не менее, имеет и некоторые ограничения.

Так, в зависимости от грунта и пород, следует подбирать соответствующие долота.

Наличие очень твердых объектов на пути пролегания скважины может стать помехой, если не использовать специальное породоразрушающее оборудование.

Кроме этого, проблему представляет:

1. Глинистый раствор. Он нередко вызывает проблемы при исследовании пластов, а также не всегда является рентабельным в некоторых случаях.
2. Невозможность работы в зимнее время. Промерзлый грунт является серьезным препятствием для бурения роторным способом.
3. Мощность установки. Она напрямую зависит от ротора, который является уязвимым элементом системы.

В условиях промерзлых почв, предпочтительным вариантом является ударная методика. Разумеется, нефтяная или любая другая скважина будет буриться дольше, однако в итоге желаемый результат будет получен.

Принцип осуществления роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, принцип работы роторного оборудования довольно сложен. Сам ротор приводится в действие за счет приводного вала, который передает вращение от электродвигателя. Иногда используется двигатель внутреннего сгорания.

Само вращение принимают ведущие вкладыши ведущих вкладышей. Их сечение полностью аналогично сечению верхней рабочей трубы, которое по своей форме может быть абсолютно разным.

Основой для бурильной колонны являются специальные трубы. Именно между ними и породоразрушающим инструментом монтируются УБТ – утяжелённые бурильные трубы. За счет их огромного веса на долото оказывается достаточная для эффективной работы нагрузка.

Верхняя часть рабочей трубы подсоединяется к вертлюгу. По этой системе подается промывочная жидкость, которая попадает на забой через насадки долота – она нужна для поддержания работоспособности всей роторной бурильной установки.

Подъем или спуск обеспечивают свечи – несколько бурильных труб с длиной от 25 до 50 метров. Под действием нагрузки, которую обеспечивают утяжеленные бурильные трубы, долото и разрушает породу. За счет регулярно поступающей жидкости инструмент охлаждается, а параллельно с этим забой прочищается от шлама. Жидкость используют повторно после её очистки.

Обсадные трубы

Разумеется, нельзя просто пробурить скважину и оставить её без малейших укрепляющих конструкций. Грунт – довольно неустойчивая субстанция, способная менять свое положение. Именно поэтому риск обрушения забоя довольно велик.

Чтобы этого не произошло, на некотором расстоянии от поверхности в бурении делается перерыв, во время которого устанавливается обсадная колонна. За счет неё исключается осыпание стенок или же завала пробуренного пути, а также препятствует проникновению воды. Самая первая колонна часто называется кондуктором и она позволяет осуществить перекрытие неустойчивых пород, тем самым придавая надежности пробуренной скважины.

Как правило, такую колону ставят не ранее отметки 30 м, и не позже отметки 600 м. Если скважина нефтяная, то обсадные конструкции устанавливаются с как можно меньшим расстоянием до поверхности.

Роторный способ бурения применяется для многих типов грунта, потому, при установке колон приходится ориентироваться на текущие геологические условия. Так, иногда возникает необходимость использовать сразу нескольких обсадных колон для повышения надежности забоя. Чем меньше диаметр трубы, тем глубже она опускается. Очевидно, что самая небольшая по диаметру будет находиться глубже всех остальных.

Наиболее глубокая колонна – эксплуатационная, перфорируется снизу. Через эти отверстия нефтяная, газовая или водяная масса в неё и поступает.

Промывочная жидкость в буровых роторных работах

Бурение скважин вращательным роторным способом можно сделать эффективнее, если использовать подходящий метод промывки. На данный момент в качестве жидкости применяются:

• полимерные растворы;
• аэрированные растворы;
• нефтяные эмульсии;
• вода.

Также применяется продувка воздухом. В случае, если работы планируются на участках с низким пластовым давлением, используется специальный газ.

С помощью промывки забой не только избавляется от лишних примесей, осыпавшихся пород и крупных предметов.

Жидкость, поступающая на долото, охлаждает его рабочую поверхность, за счет чего продлевает срок службы породоразрушающего инструмента.

Роторное бурение скважин – это довольно трудоемкий процесс, требующий учета многих факторов. Тем не менее, он является одним из самых эффективных методов и широко применяется в самых разных условиях.

Роторная буровая установка

Читайте также:

« Назначение и классификация буровых долот

Особенности турбинного способа бурения скважин »

Чем отличается роторное бурение от шнекового

Под бурением понимают технологический процесс разрушения грунта с помощью специальной техники. Бурение скважин представляет собой направленную выработку малого диаметра и значительной длины.

При создании таких сооружений применяются преимущественно 2 метода: роторный и шнековый.

Роторное бурение

Чем отличается роторное бурение от шнекового? Роторное — выполняют передвижными установками на основе автомобилей КАМАЗ, ЗИЛ, УРАЛ, МАЗ. Операцию осуществляют шарошечными долотами разнообразных диаметров (76-215 мм). Благодаря такому способу удается обрабатывать на значительную глубину даже твердые включения скальных пород.

Вращение долота от ротора передается через бурильную колонну. Он расположен на поверхности и вращается, благодаря приводу от двигателя. Для удаления отработанной породы подают промывочную жидкость. После прохождения начального участка скважины внутрь нее опускают первую обсадную колонну или кондуктор. Она перекрывает места с неустойчивой породой.

Основным преимуществом этого метода считается большая производительность и возможность бурения в любом месте. Подстраиваться под грунт в этом случае нет необходимости – он может быть и тяжелым, и легким. Производительность роторной установки значительно превышает шнековую.

Шнековое бурение

Шнековый способ бурения считается наиболее простым и доступным методом. Он выполняется в мягких породах и грунтах средней твердости. Способ целесообразен для прохождения скважин небольшой глубины в песчаных слоях. Он основан на применение винта, извлекающего породу из скважины наверх. Но при встрече с валунами использование шнека становится проблемным. Таким способом чаще всего обрабатывают скважины глубиной до 10 м.

Технологическое отличие роторного от шнекового бурения состоит в том, что удаление из забоя разрушенной породы производится шнеком, а не промывочной жидкостью. Помимо этого последний метод считается менее затратным. Высокая механическая скорость обработки обеспечивается отсутствием необходимости в промывке породы.

Отличие роторного от шнекового бурения

Роторное и шнековое бурение скважин отличаются, прежде всего, видом инструмента, глубиной создаваемых сооружений, типом обрабатываемых почв. Технологические особенности позволяют производить обработку в холодное время года (при температурах от -20 градусов) только шнековым способом. Этот метод позволяет изготавливать скважины глубиной до 80 м.

Роторным бурением можно достичь глубины свыше 9 тыс. м. Он не обладает какими-либо ограничениями при выборе типа грунта. В то же время шнековый способ позволяет обрабатывать только сухие и мягкие виды почв. На основании выше сказанного роторный вид бурения предпочитают при создании артезианских скважин.

Оба способа обладают положительными и отрицательными сторонами. Поэтому, конкретный выбор нужно осуществлять с учетом особенностей поверхности и грунта определенной местности, а также климатических условий.

18 Мая, 2020

Технология роторного колонкового бурения

Ротационная технология использует острое вращающееся буровое долото и направленное вниз давление для прорезания или разрушения недр. Энергия удара подается на буровое долото от наземного или скважинного ударного молота. Эта ударная сила помогает при сверлении. В зависимости от качества основания обсадная колонна продвигается вперед по мере вырезания отверстия, сохраняя отверстие открытым во время бурения. Грамотную породу можно бурить «открытым стволом», не требуя использования обсадной колонны.

Существует ряд различных вращательных методов и приемов, каждый из которых подходит для работы в различных подземных условиях. Они отличаются способом удаления бурового шлама. При всех вращательных методах требуется непрерывное удаление бурового шлама, чтобы поддерживать чистоту скважины и свободное движение долота. Cascade предлагает технологии воздушно-роторной, буровой, двойной ротации и обратной циркуляции.

 

ПОЧЕМУ ВЫБЕРИТЕ РОТАЦИОННОЕ БУРЕНИЕ?

• НАДЕЖНЫЙ  Вращательные методы эффективно продвигаются через твердую и мягкую литологию.
• ГЛУБИНА И ДИАМЕТР   Вращательное продвижение на большую глубину, чем прямое толкание и шнековый бур, и позволяет бурить отверстия большего диаметра.
• УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ   Доступно несколько вариантов вращающейся технологии; каждый из них предлагает уникальные преимущества, основанные на геологии, условиях участка и объеме работ.

 

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ РОТОРНОЕ

Пневматическое вращательное бурение — это метод бурения глубоких скважин в горных породах. Продвижение ствола скважины достигается за счет быстрого вращения бурового долота, установленного на конце бурильной трубы. Буровое долото «разрезает» породу на мелкие кусочки, называемые шламом. Этот метод использует воздух в качестве циркулирующей среды для охлаждения бурового долота, выноса бурового шлама на поверхность и поддержания целостности ствола скважины. Как только воздух и шлам возвращаются на поверхность, они улавливаются в циклоне, где шлам падает на дно. В этом методе не используются стандартные разделенные стволы и тонкостенные пробоотборники. Широкий спектр оборудования для отбора керна поддерживается для консолидированных горных пород.

Существует несколько вариантов методов пневматического вращательного бурения, включая прямой пневмоударник для обсадной колонны (ARCH), забойный пневмоударник и расширение.

В системе ARCH, которую часто называют «верхним приводом», как вращательная прижимная сила, так и ударная сила обеспечиваются надскважинным ударным молотом и вращающейся буровой головкой. Буровой шлам удаляется из скважины путем нагнетания сжатого воздуха под высоким давлением по середине буровой штанги, выходящей из кольцевого пространства между бурильной штангой и скважиной. Часто считается, что образцы подложки, полученные методом прямого воздушного бурения, менее коррелируют с глубиной поверхности долота.

Недорасширение — это вариант метода продвижения обсадной колонны с верхним приводом, в котором используется вращающееся режущее долото перед продвигаемой обсадной колонной. Долото прорезает отверстие немного большего диаметра, чем внешний диаметр обсадной трубы. Отверстие большего диаметра позволяет легче продвигать обсадную колонну в плотных породах и при более глубоком бурении, когда более длинная бурильная колонна сталкивается со значительным трением о боковую стенку.

 

ГРУЗОВОЙ РОТАТОР

Грязевой ротор часто используется в мягких отложениях, которые могут быть насыщены или не насыщены грунтовыми водами. Продвижение скважины вращательным бурением с буровым раствором достигается за счет быстрого вращения бурового долота, установленного на конце бурильной трубы. Буровое долото разрезает породу на мелкие куски, называемые шламом, которые удаляются путем прокачки бурового раствора, называемого буровым раствором, через бурильную трубу, из бурового долота и вверх по кольцевому пространству между стволом скважины и бурильной трубой. Буровой раствор также используется для охлаждения бурового долота и стабилизации стенки скважины, предотвращения потери жидкости в пласт и уменьшения перекрестного загрязнения между водоносными горизонтами. После того, как буровой раствор возвращается на поверхность, он улавливается в грязевом лотке, где шлам оседает на дно, а буровой раствор рециркулирует в скважине. Дополнительный буровой раствор вводится по мере того, как скважина становится глубже и флюиды теряются в пласте.

В рыхлых породах доступны стандартные разрезные и тонкостенные пробоотборники, в то время как для консолидированных пород поддерживается широкий спектр оборудования для отбора керна. Гидрологические условия мало влияют на вращательное бурение с буровым раствором, и работам обычно не мешает наличие грунтовых вод. Вращательное бурение с буровым раствором легко поддерживает телескопирование обсадных труб до последовательно меньших размеров. Это изолирует пробуренные интервалы и защищает нижние геологические единицы от загрязнения ранее пробуренными и загрязненными верхними отложениями. Вращательное бурение с буровым раствором может быть более выгодным методом по сравнению с бурением с полым шнеком. Это очень быстрый и эффективный способ бурения, который можно адаптировать к широкому диапазону геологических условий. Только исключительно большие, плохо стабилизированные валуны или кавернозные условия не подходят для вращательного бурения с буровым раствором.

 

ДВОЙНОЙ РОТОР

Технология двойного ротора обеспечивает высокую производительность при бурении рыхлых вскрышных пород (песок, гравий, булыжник и валуны), где другие технологии не могут пробурить обсаженную скважину. Это преимущество делает двойное вращательное бурение одним из наиболее эффективных и экономичных методов бурения скважин в сложных породах.

В отличие от других буровых установок, в которых используется только верхний привод, в двухроторных буровых установках для продвижения бурового долота и обсадной колонны используется как верхний, так и нижний привод. Вращательные усилия передаются на корпус через механические захваты. Башмак с твердосплавными шипами, приваренный к концу первой части обсадной трубы, позволяет обсадной колонне прорезать вскрышные породы. Вращающаяся головка с верхним приводом одновременно манипулирует бурильной колонной, оснащенной либо забойным молотком, либо шарошечным долотом, либо шарошечным долотом для бурения в центре.

 

ОБРАТНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ

При обратной циркуляции энергия вращения и удара передается так же, как и при прямом вращении воздуха. Однако образцы получают, когда сжатый воздух под высоким давлением нагнетается в кольцевое пространство между бурильной штангой и стволом скважины и выходит вверх по середине бурильной штанги. Часто считается, что образцы грунта, полученные методом обратной промывки, лучше соответствуют глубине забоя долота и предпочтительны при разведке полезных ископаемых.

Вращательное бурение — Boart Longyear

Безопасность и соответствие требованиям

Вам нужны безопасные и соответствующие требованиям подрядчики по вращательному бурению, которые используют самые прогрессивные и эффективные программы безопасности, используют разработанные на местах инновации в области безопасности и культивируют культуру безопасности, где каждый сотрудник знает о безопасности является приоритетом номер один. Программы безопасности и обучения мирового класса способствуют расширению возможностей и вовлеченности сотрудников на всех уровнях. Программы, которые выявляют и снижают риски для сильной культуры безопасности.

Местные таланты, глобальная сила

Вам нужны местные рабочие силы и подрядчик по бурению с солидной репутацией ответственного ведения деятельности в сообществах, в которых вы работаете. Глобальность означает, что у вас есть доступ к разнообразным сотрудникам Boart Longyear, межрегиональным и межфункциональным услугам, опыту и оборудованию, а также глобальным показателям и отчетности.

Последовательное и надежное обслуживание

Чтобы успешно завершить свой следующий небольшой или крупный проект вращательного бурения, наймите Boart Longyear благодаря нашим техническим знаниям, опыту, глобальному обслуживанию и поставкам, а также поддающимся измерению данным о производительности. Мы предоставляем решения, целостность и результаты благодаря нашему последовательному и надежному сервису.

Разнообразный парк буровых установок и оборудования

Постоянно инвестируя в разработку и проектирование эффективных и безопасных роторных буровых установок и оборудования, вы можете рассчитывать на Boart Longyear, обеспечивающий лучшие в отрасли показатели глубины, производительности и времени безотказной работы. Штатные инженеры проектируют и производят современные буровые установки для вращательного бурения, в которых используются передовые технологии, такие как автоматическое бурение и работа со штангой без помощи рук. Оборудование Boart Longyear разработано с учетом требований безопасности и прошло полевые испытания на соответствие требованиям и надежность.

СОВЕРШЕНСТВО В БЕЗОПАСНОСТИ

Boart Longyear постоянно инвестирует в ведущие в отрасли программы охраны окружающей среды, здоровья и безопасности.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Решения. Честность. Результаты.

Методы и возможности вращательного бурения

НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ
Boart Longyear предоставляет полный спектр услуг по наклонно-направленному бурению. Наш обширный технический опыт и возможности направленного бурения могут быть использованы для бурения пастовых скважин и скважин для сброса метана, предварительной муфты для подъемных скважин и скважин на воду, а иногда и для разведки полезных ископаемых. Узнать больше ››

АВТОНОМНЫЕ БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ
Boart Longyear использует автономную систему буровых растворов, в которой по мере возвращения буровых растворов на поверхность они собираются в резервуаре, где буровой шлам оседает, а затем буровой раствор повторно используется в процесс бурения. Автономные резервуары для буровых растворов обеспечивают надлежащее смешивание и обслуживание буровых растворов и экономят деньги, устраняя необходимость в яме. Отсутствие необходимости в яме для буровых растворов является экологически безопасным и уменьшает размер буровой площадки, может потребовать меньше разрешений на нарушение и устраняет необходимость обратной засыпки.

БУРЕНИЕ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ УДАРОМ
Бурение с помощью пневматического удара нагнетает сжатый воздух через бурильную трубу, чтобы привести долото с пневматическим ударом в забой скважины. Пневматическое долото быстро ударяет по породе, измельчая ее. Пневматическое бурение не изолирует скважину, что позволяет использовать водоносные горизонты с большей производительностью, чем при бурении буровым раствором.

ДВОЙНОЙ РОТОР
Двойной ротор обеспечивает устойчивость ствола скважины за счет продвижения внешней обсадной колонны, что позволяет продвигаться вперед в самых сложных грунтовых условиях, когда другие системы бурения вскрышных пород не работают. После того, как обсадная колонна установлена ​​на место, установка скважины может быть выполнена в контролируемой среде.

ДВУХТРУБНЫЙ ЗАПОЛНЕННЫЙ ОБРАТНЫЙ

В этом уникальном процессе бурения используются специальные бурильные трубы с двойными стенками и буровой раствор, а также нагнетание воздуха для бурения скважин большого диаметра. При использовании двухтрубного затопленного реверса (DTFR) жидкости всегда циркулируют внутри двухтрубной трубы и не могут попасть в пласты. Вместо того, чтобы поддерживать флюиды на поверхности и циркулировать по стволу скважины, DTFR обычно бурит со скважинными флюидами на их естественном уровне.

ОБРАТНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ
Этот метод бурения использует двухтрубную бурильную колонну.