Основные виды и способы бурения

Сегодня практически все скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда когда разращенная порода транспортируется на поверхность из скважины, при помощи механизмов или воздуха и гидравлическим, когда он вымывается водой.

Существует два основных метода бурения: с отбором керна — колонуовый, сплошным забоем — шнековый, пневмоударный и шарошечный.

Мы выделяем 4 основных вида бурения, широко применяемых для сооружения скважин в различных сферах:

• колонковое;
• шнековое;
• пневмоударное;
• шарошечное.

Каждый вид бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

Специфика колонкового бурения

Колонковое бурение – механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы.

Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу – коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

При проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.

Шлам с забоя иногда удаляют промывкой – нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы.

Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

• геологоразведка полезных ископаемых;
• бурение разведочных скважин;
• устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

По эффективности колонковый метод несколько уступает шнековому способу бурения водозаборных скважин. Шнеком бурят быстрее, но он не позволяет полностью освободить ствол от пробуренной породы. Иногда их используют в паре или комбинируют. А уж если приведется, то шнеком проходят первые несколько метров.

Веские достоинства и недостатки

В сравнении с шарошечным способом механического бурения, колонковое производится довольно быстро, значительно сокращая время проведения работ. Главный его недостаток – невозможность подъема рыхлых грунтов и насыщенных водой галечников. Медленно продвигается по скальным породам.

К достоинствам колонкового бурения относят:

• технология осуществляет вынос на поверхность кернового материала, это позволяет определить состояние геологии в данной местности, что поможет обосновать наличие или отсутствие здесь месторождений полезных ископаемых.
• высокую производительность и возможность бурить скважины глубиной свыше 100 м;
• сокращение нагрузок на соединения бурового инструмента и привод буровой колонны за счет небольшой площади разрушения породы путем обуривания (вырезания) керна;

Главный недостаток колонковое бурение – быстрым методом колонковое бурение не назвать, т.к. способ с отборкой керна требует через каждый интервал керноприемной трубы разбирать буровой став. Кроме того, в ходе процесса колонка затупляется очень быстро, так как она сильно перегревается при работе с твердыми породами.

Особенности шнекового бурения

Этот тип бурения сегодня наиболее часто используется при устройстве водоносных скважин в частных хозяйствах. Особенностью шнекового бурения является то, что разрабатываемая порода полностью удаляется из створа скважины без привлечения дополнительного оборудования.

Инструмент -транспортируемый разрушенную породу на поверхность скважины называю шнеком. Переставляет собой несущую трубу с присоединительными замками, обваренную ребордой. Породоразрушающим инструментом выступает долото с впаяными или сменными элементами твердого сплава. Под давлением долото разрушает и скалывает породу, которая далее по реборде транспортируется к устью скважины. Часто применяют в комбинации с колонковым бурением, когда керн необходимо отобрать с заданой отметки.

Бурение с использованием шнека не требует больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения данного способа достаточна широка: геологоразведочные скважины, прокладка коммуникаций, устройство буронабивных скважин и частично бурение на воду.

Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: шарошечным , ударно-канатным, колонковым.

Плюсы и минусы применения шнека

Шнековый метод бурения позволяет произвести устройство скважины максимально быстро, при условии, что размер шнека и угол наклона долота были подобраны правильно.

К достоинствам шнекового бурения относят:

• высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
• нет необходимости делать промывку ствола скважины;
• нет необходимости поднимать на поверхность первое звено и разбирать/собирать буровую колонну как при колонковом методе.

Главным недостатком шнекового бурения можно считать невозможность работы на сыпучих и очень твёрдых грунтах, но в то же время шнек – идеальный инструмент для бурения в суглинистых, смешанных (глина и супесь) и мягких глинистых грунтах.

Ещё один недостаток, ограничивающий применение шнека для устройства водоносных скважин – необходимость применять ударно-канатный способ для очистки ствола от осыпавшейся породы.

Особенности пневмоударного бурения

Бурение с пневмоударником относится к технологиям ударно-вращательного бурения и наиболее широко применяется в сфере инженерно-геологических изысканий, а также для бурения водозаборных скважин. С помощью бурения с пневматическим инструментом можно выполнять горные выработки вертикальных и направленных скважин в грунте до 10 категории буримости.

Главная отличительная особенность методики – для разрушения породы используется одновременно ударное и вращательное действие, выполняемые соответственно пневмоударником и вращателем буровой установки.

Рабочим органом станка является погружной пневмоударник. С помощью клапанного устройства сжатый воздух, поступающий по буровой штанге, приводит в поступательно-возвратное движение ударник, наносящий удары по хвостовику буровой коронки. Одновременно вместе со штангой вращается пневмоударник; вращатель расположен вне скважины. Буровые сколы удаляются из скважины сжатым воздухом.

Преимущества и недостатки бурения с пневмоударником

Основные преимущества бурения с пневматическим молотком – высокая скорость создания скважин, эффективная очистка от шлама, возможность работать на скальных трещиноватых породах и отказаться от расходов на бентонит и доставку воды для промывки.

Так же преимуществам мы отнесем:

• Цикл бурения в разы меньше по времени ранее рассмотренных. Технология бурения с пневмоударником дает возможность выполнять создание скважин значительно быстрее, чем при бурении с промывочной жидкостью. Основная причина – скорость движения воздушного потока значительно больше скорости перемещения промывочного раствора;
• Попутная очистка скважины в процессе бурения. Вынос шлама достигается движением мощного восходящего потока воздуха в зазоре между бурильной колонной и стеной скважины;
• Нет необходимости в использовании промывочного раствора, для изготовления которого необходимо приобретать бентонит и организовывать транспортировку воды к месту работ;
• Быстрая и удобная смена бурового инструмента.

К недостаткам бурения пневмоударным способом можно отнести, потребность в большом объеме  сжатого воздуха, возможен прихват буровой колонны при бурении водоносных горизонтов и пород повышенной трещиноватости. Следует обеспечить устойчивость стенок скважины.

Характеристика шарошечного бурения

Шарошечное бурени — вращательный способ бурения скважин с использованием в качестве породоразрушающего инструмента шарошечного долота. Вращатель приводится в движение от двигателя автомобиля или отдельно установленного электродвигателя посредством приводного вала.

Разработанный грунт вымывается из забоя скважины методом прямой или обратной промывки. Промывочный раствор может подаваться как самотёком, так и насосной станцией.

Шарошечное бурение применяется для разработки скальных и полускальных грунтов при устройстве глубоких скважин до 150 м. Буровая установка с правильно подобранным долотом и утяжеленными бурильными трубами отлично справляется со скальными породами.

Специалисты-буровики рекомендуют использовать этот метод бурения при соблюдении следующих условий:

1. Гидрогеологический разрез участка изучен достаточно хорошо. Известно, что бурить предстоит скальные породы. Известен уровень залегания водоносной зоны в коренных породах.
2. Подземная вода обладает характерным для артезианских скважин напором
3. Имеется возможность бесперебойной доставки технической воды для промывки скважины.

Достоинства и недостатки шарошечного бурения

Данный метод бурения имеет следующие преимущества:

• высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
• возможность устройства скважины большого диаметра;
• высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.

Существенным недостатком шарошечного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.

Какой способ бурения выбрать?

Подводя итоги, можно сказать, что:

1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
3. Шарошечное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.
4. Пневмоударное бурение является наиболее эффективным при работе с трещиноватыми, твердыми и сухими породами.

Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Если у Вас возникли вопросы или Вы заинтересовались в приобретении оборудования, инструмента и запасных частей, обращайтесь к нам по следующим контактам: +7 (391) 228-72-62 / [email protected]

Виды буровых установок на воду

Особенности буровой установки

Буровая установка – машина для передачи вращения от двигателя на долото, используемое при бурении скважины. Изначально такие устройства применялись исключительно в государственных структурах для добычи полезных ископаемых. Позже их начали применять для организации водоснабжения коллективных и частных потребителей. Буровые установки используются для бурения скважин на воду и для инженерных изысканий и других технических работ.

Виды буровых установок

Существуют различные виды буровых установок, которые отличаются принципом работы, производительностью и удобством использования в том или ином случае.

Ручная установка

Наиболее простое и примитивное устройство, которое может использоваться только при небольшой глубине залегания грунтовых вод. Основные особенности буровых установок ручного типа:

• небольшой размер;
• низкая производительность;
• рекомендуется использовать при небольших заглублениях;
• не подходит для тяжелых и твердых грунтов.

Использование ручной установки для бурения скважины займет много времени и чаще всего не даст должного результата.

Ударно-канатные буровые установки

Бурение скважин изначально проводилось именно с использованием ударно-канатных установок, популярность которых уступает более современным установкам вращательного типа. Основные особенности:

• простота использования;
• невысокая скорость работы;
• использование для бурения глубоких скважин и скважин большого диаметра;
• возможность использования на твердых и каменистых почвах;
• с помощью ударно-канатной установки получается качественная и долговечная скважина.

Принцип работы заключается в использовании ударного бурового патрона, который под собственным весом разрушает слои почвы.

Вращательно-роторные буровые установки

Буровые установки вращательного типа состоят из узлов и агрегатов. Монтируются, как правило, на автомобильных или гусеничных шасси. Вращательный способ бурения является производительным методом бурения. Вращательно-роторный способ бурения обладает рядом особенностей:

• высокая скорость бурения;
• может использоваться вне зависимости от твердости и типа грунта;
• высокая производительность метода;
• для работы требуется дорогое и сложное оборудование.

Вращательное бурение разделяется по способам бурения – шнековому, колонковому или сплошным забоем.

Шнековые способ бурения:

Долото разрушает горную породу углубляя скважину, а разрушенная часть породы поднимается на поверхность по шнеку. К особенностям таких установки относятся:

• высокая производительность;
• эффективность превосходит ударно-канатный метод;
• способ бурения может использоваться на мягких и сухих грунтах.

Колонковый способ бурения

Разрушение горной породы происходит при помощи буровой коронки. Порода (керн) остается внутри приемной трубы – отсюда название – колонка породы. Данный метод бурения сопровождается промывкой скважины специальным буровым раствором для охлаждения и очистки забоя скважтины от продуктов разрушения породы.

Бурение сплошным забоем

Разрушение горной породы происходит при помощи бурового долота. Разрушение гороной породы производится по всему диаметру скважины. Данный метод бурения также требует промывки скважины буровым раствором.

Обзор буровых станков – Основные средства

В. Перелыгин, к.т.н.,
горный инженер

В настоящее время буровзрывные работы остаются основным способом подготовки крепких горных пород к последующей разработке. Несмотря на множество недостатков данного способа эффективной альтернативы ему до сих пор не существует.

Буровые станки

Для одной из основных технологических операций буровзрывных работ – бурения взрывных скважин – на открытых горных работах применяют буровые станки, оснащенные различным буровым оборудованием. Типоразмеры буровых станков определяются диаметром буримой скважины: 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400 мм.

По отечественной классификации буровые станки разделяются по способу бурения на три типа.

Первый тип – станки СБР, которые бурят путем вращения резцового инструмента, установленного на шнековой штанге. Применяют при бурении пород крепостью до f=6 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Номинальный диаметр буримых скважин – 125 и 160 мм.

Второй тип – станки СБШ, которые бурят путем вращения шарошечных долот. Номинальный диаметр скважин – от 160 до 400 мм. Применяются при бурении пород крепче f≥6.

Третий тип – станки СБУ, которые бурят ударно-вращательным способом погружными пневмоударниками. Применяются для бурения пород крепче f≥6 с диаметром скважин от 100 до 200 мм.

Условное обозначение станка включает диаметр скважины в мм и глубину бурения в м, например, СБШ-250МНА-32: диаметр скважины 250 мм, глубина скважины до 32 м.

Станки с резцовым инструментом

Скорость бурения, а соответственно и производительность бурового станка зависят от свойств породы разрушаться под воздействием бурового инструмента, от вида бурения, конструкции бурового инструмента. На относительно некрепких породах успешно применяют станки с резцовым буровым инструментом. Стружка отделяется при значительном осевом усилии резцами, установленными на буровой коронке. При вращении штанги посредством винтовой навивки шнека порода удаляется из скважины. При использовании гладкой штанги мелочь удаляется сжатым воздухом.

На карьерах СНГ традиционно широко распространены станки СБР-160А-24 производства ОАО «Карпинский машиностроительный завод» и более ранние СВБ-2М. Это машины на гусеничном ходу с электроприводом. На гусеничную тележку опирается сварная рама, на раме расположены маслостанция, шкафы управления, мачта с направляющими для перемещения бурового става и вращателя, кассеты для хранения шнеков, механизмы свинчивания-развинчивания, подачи бурового става. Также на станке установлены гидроцилиндры выравнивания станка и подъема мачты, компрессорная станция, смонтированы гидро- и пневмосистемы, электрическая часть. По сравнению с устаревшими станками СВБ-2М у станка СБР-160А-24 увеличена высота мачты, механизированы трудоемкие операции по сборке-разборке бурового става, увеличена мощность приводов основных механизмов, гидропривод поднятия-опускания мачты, более просторное машинное отделение, обогреваемая кабина и др. На базе СБР-160А-24 создан СБР-160Б-32 с увеличенной глубиной бурения. Кыштымский машзавод предлагает более мощный и универсальный станок СБР-200-32, который может бурить также шарошечными долотами (диаметр 160 мм), для чего необходимо использовать прицепной компрессор.

Резцовые коронки бурового инструмента различаются числом перьев (лезвий), способом их крепления, формой режущей кромки, расположением резцов на коронке. Коронки могут быть с перьями как сплошной формы, так и со съемными резцами. Обычно коронки со сплошным исполнением режущей кромки применяют на породах крепостью до f=4 по шкале Протодьяконова. Резцовые коронки ступенчатой формы, оборудованные резцами, предназначены для бурения пород крепостью f<6 и содержанием крепких аброзивных прослоек крепостью f=6…8. В каждое перо (всего два пера) закрепляется по два резца, в центральной части на резьбовом соединении крепится двухперьевой зазубреник. Трехперьевое долото уже включает по три резца разной конфигурации на каждое лезвие и применяется для бурения малоабразивных пород крепостью f≤8. Четырехперьевые долота и долота с круговым расположением резцов имеют большой коэффициент перекрытия скважины и рекомендуются к использованию с продувкой скважины сжатым воздухом. Такой инструмент применяется при бурении трещиноватых малообразивных пород крепостью f≤8.

Чтобы достичь оптимальных параметров бурения, отдельно подбирают вид коронки, регулируют частоту вращения (если позволяет конструкция привода вращателя) и усилие подачи. Существует целое семейство серийно выпускаемых буровых коронок для использования на буровых станках типа СБР.

Бурение пород крепостью f>6…8 станками вращательного бурения с резцовыми коронками малоэффективно: значительно повышается износ резцов, имеет место сильная вибрация става, скорость бурения низкая. По крепким породам более эффективным является шарошечное бурение. Трехшарошечное долото под большим осевым усилием (до 30 тс при диаметре бурения 250 мм) подается на забой. На шарошках установлены твердосплавные зубки различной формы (сферической или баллистической, т. е. клиновидной). Шарошки обкатываются по поверхности забоя (частота вращения долота 2,5…0,8 с^–1), и зубки под большим усилием внедряются в породу, создавая максимальные напряжения сдвига в разрушаемом слое. От породного массива отделяются чешуйки, которые выносятся из скважины сжатым воздухом. Шарошечное бурение наи­более эффективно при больших диаметрах скважин.

Станки шарошечного бурения

Самыми распространенными станками шарошечного бурения являются станки СБШ-250МНА-32 (модификация СБШ-250-55), 3СБШ-200-60 (на базе 3СБШ-200Н), 6СБШ-200-32 и их более ранние версии.

Станок СБШ-250 производства ОАО «Рудгормаш» (Воронеж) смонтирован на унифицированном гусеничном ходу УГ-60. На поперечных балках гусеничной тележки установлена рама станка с машинным отделением. В машинном отделении размещены винтовой компрессор, маслостанция, гидронасосы, электрические шкафы и кабина. На мачте смонтированы вращательно-подающий механизм, сепаратор со штангами, механизм развинчивания штанг. Вдоль боковых панелей каркаса мачты расположены направляющие, по которым перемещаются каретки вращателя. Для горизонтирования станка используют три домкрата. На станке СБШ-250МНА-32, который выпускается заводом «Рудгормаш» в настоящее время, установлены тиристорный преобразователь для питания привода вращателя, система автоматического регулирования производительности компрессора, гидропривод повышенной регулируемой производительности, что позволяет более чем вдвое увеличить скорость вспомогательных операций. Предлагается модификация – оборудование станка частотными преобразователями, это дает возможность использовать менее дорогие асинхронные двигатели переменного тока для привода хода и вращателя, а также применить плавный пуск компрессора. Внедрено исполнение станка с двумя сепараторами на мачте для бурения скважин разного диаметра на одной площадке (выбирая соответствующий сепаратор и штанги) на глубину до 50 м.

Вызывает интерес модификация СБШ-250МНА-32КП (каркасно-платформенного типа) тяжелого класса для бурения скважин диаметром 250…311 мм на породах крепостью f≤20. Конструкция станка адаптирована для работ в особо сложных горногеологических условиях. По основным узлам эта машина схожа с СБШ-250МНА-32, оборудована более мощным приводом вращателя и более производительным компрессором (32…50 м³/мин).

Более легкие СБШ-160/200-40 и СБШ-160/200-40Д (с дизельным приводом), выпускаемые ОАО «Рудгормаш», являются прямыми конкурентами станков 3СБШ-200-60 и 6СБШ-200-32 ОАО «Бузулуктяжмаш». Станок воронежского завода имеет меньшую массу и применяется для бурения скважин диаметром 160…215 мм, станки бузулукского завода производят бурение скважин диаметром 215…250 мм. Станки имеют определенные конструктивные различия, в частности, механизм подачи воронежского станка выполнен реечным, а бузулукских станков – гидравлическим.

Станки типа СБУ

На горных предприятиях, где требуется после взрыва получать более равномерный по фракционному составу материал и без переизмельчения, например на щебеночных карьерах, применяют частую сетку взрывания при меньших диаметрах скважин – от 105 до 160 мм. Наиболее продуктивно на крепких породах, например на гранитах, бурение такого диаметра производят станками типа СБУ. Эти станки широко востребованы и при обуривании труднодоступных участков, при работе в сложных горногеологических условиях, на стесненных рабочих площадках.

Физика процесса ударно-вращательного бурения схожа с шарошечным бурением. Отличие – в способе создания усилия на рабочем инструменте. Долото для СБУ снабжено твердосплавными зубками с рабочей поверхностью сферической формы, которые внедряются в породу при ударном воздействии, передаваемом на долото погружным пневмоударником или гидроударником через буровой став. При этом вращатель бурового станка непрерывно поворачивает буровой став, обеспечивая тем самым рассредоточенное внедрение зубков по всей поверхности забоя скважины. При внедрении зубков в разрушаемом породном слое возникают максимальные напряжения сдвига, вокруг зубков происходит скол чешуек, которые удаляют из скважины сжатым воздухом.

Корпус долот для ударно-вращательного бурения состоит из головки и хвостовика, выполняемых сплошными. По форме головок они могут быть лезвийными или штыревыми (со сплошной забойной поверхностью, покрытой зубками). Различаются и способы продувки – центральная, внецентренная и внешняя. Долота могут быть многолезвийные, их стойкость выше, чем однолезвийных долот. Лезвийное долото К-105К имеет выемку в центральной части. При бурении в центре образуется керн, который затем разрушается штырем, расположенным между четырьмя лезвиями. Энергоемкость бурения при этом снижается, а скорость бурения возрастает.

Многие годы на карьерах успешно эксплуатируются станки модели СБУ-100Г-35 Кыштымского машзавода. Эта модель оснащена гусеничным ходом и состоит из следующих узлов: рабочий орган, шарнирно закрепленный в передней части станка, включающий в себя пневмоцилиндр подачи, оснащенный направляющими, по которым перемещается вращатель. Механизм подачи пневмопоршневой, включает неподвижный цилиндр и подвижной шток, связанный с плитой вращателя.

Вращатель состоит из асинхронного двигателя мощностью 4 кВт и планетарного двухступенчатого редуктора. Гусеничный ход представляет собой две тележки с индивидуальным приводом на каждую гусеницу. Привод хода – асинхронный двигатель и червячный редуктор с тормозным устройством. Источник питания станков – компрессорная станция и электрическая сеть 380 В. Модификации станка: СБУ-100Н-35 – на салазках, СБУ-100П-35 – на пассивном пневмоколесном ходу. На базе станка в свое время были созданы новые образцы – СБУ-100Г-50 и 2СБУ-100Н-32.

Более мощный СБУ-125А-32 включает уже цепную систему подачи, мачту (длина штанг более 4 м) и кассетирующее устройство для механизированной сборки-разборки бурового става. Вращатель состоит из двухскоростного электродвигателя и планетарного редуктора. Гусеничный ход с индивидуальным приводом на каждую гусеницу.

Погружные пневмоударники представляют собой цилиндр с поршнем-ударником, с бесклапанной системой. Двигаясь в цилиндре, поршень сам перекрывает окна циркуляции сжатого воздуха, совершая колебательные движения и нанося удары по хвостовику буровой коронки. На современных станках широко применяются гидроударники, которые устанавливают на самом станке совместно с гидровращателем, и удары на коронку при этом передаются через весь буровой став. Однако такая схема эффективна при небольших глубинах бурения, так как энергия удара теряется за время прохождения по буровому ставу.

«Иностранцы» на российском рынке

В настоящее время на российском рынке широко представлены буровые станки известных брендов Atlas Copco, Tamrock, Ingersoll-Rand и др. В первую очередь это станки ударно-вращательного действия с дизельным приводом. Такие машины незаменимы при разработке новых месторождений в удаленных районах, где нет развитой инфраструктуры, линий электропередачи. Современные импортные карьерные буровые станки отличаются высокой производительностью и мобильностью, могут работать на площадках со значительными уклонами, не требуют питающих коммуникаций. Станки могут бурить вертикальные, наклонные и даже горизонтальные скважины, находясь при этом на плохо подготовленной площадке. На крупных карьерах с развитыми электросетями продолжают успешно работать станки российского производства, с которыми хорошо знакомы эксплуатирующие службы и нет проблем со снабжением запасными частями.

Типы буровых установок — буровое оборудование

В широком смысле буровые установки можно разделить на неподвижные и мобильные. Эти термины описывают способность установки при необходимости быстро покинуть буровую площадку. Эта классификация является широкой и дает мало определений для каждого типа буровой установки.

Классификация наземных и морских буровых установок позволяет более логично сгруппировать типы буровых установок. На рис. 16-1 показаны буровые установки этих категорий. Хотя у морских буровых установок для выбора доступно больше типов, сегодня используется гораздо больше наземных буровых установок.

Кабельные инструментальные установки. Установки для канатных инструментов (рис. 16-2} сыграли ключевую роль в истории буровой промышленности. Хотя сегодня они не используются широко, на их долю приходилось около 20% всех скважин, пробуренных в Соединенных Штатах в 1961 году. Многие мелководные скважины скважины {3000 футов) в таких областях, как Огайо, Западная Вирджиния и Пенсильвания, в настоящее время бурятся с помощью кабельных станков.

Бурение с помощью канатной оснастки осуществляется поднятием специального бурового долота (рис. 16-3) и его опусканием на пласт.Бурильная колонна состоит из долота, буровой колонны, ясов и канатной муфты для крепления инструментов к буровому станку

Портативный (на колесе)

Инструмент для кабеля

Буровые установки

Стандартная вышка

Обычный «0

Рис. 16-1 Классификация наземных (а) и морских (б) буровых установок

линия или кабель. По мере сверления долото затачивается на буровой или в ближайшем магазине.

Буровые растворы не используются для удаления выбуренной породы из скважины; вместо этого желонки и песочные насосы очищают скважину партия за порцией.колесо P ° st, стойка Колесо для теленка / канатные зажимы

Линия буровая.

Замок замковый-

Замок замковый;

Закаточный винт Bailer Bull wheel

Пол кабельной вышки Обсадная головка

Кожух

Рис. 16-2 Буровые установки для кабельных инструментов (предоставлено Petroleum Engineering Drilling & Well Completion)

Основными преимуществами бурового инструмента с тросом, как отмечает Гатлин, являются следующие:

• меньшая начальная стоимость оборудования
• снижение дневных эксплуатационных расходов
• меньшая стоимость перевозки
• Время и расходы на монтаж нижней части

Рис.16-3 Буровая коронка для кабельного станка (любезно предоставлено издательством PennWell)

• Скорость бурения несколько сравнима со скоростью бурения роторных буровых установок на твердых, неглубоких участках
• уточненные данные пробы (вырубки)
• уменьшено повреждение пласта буровыми растворами

Эти преимущества могут быть перевешены недостатками, такими как плохие возможности регулирования давления, трудности со стабильностью ствола скважины и невозможность использования определенных методов заканчивания.

Land Rigs.Наиболее распространенные наземные буровые установки используют стандартную вышку, буровую вышку, смонтированную на грузовике, или комплектную буровую установку. Американский институт нефти предоставляет различные документы, относящиеся к этим типам буровых установок, включая спецификации API 4E и 8A и стандарты 4A и 4D.

Стандартные вышки. Самый старый тип роторных установок в буровой промышленности использовал стандартную вышку. Буровая вышка была построена на буровой площадке перед бурением скважины и обычно сносилась перед перемещением на следующее место.Довольно часто после начала добычи вышка оставалась стоять над скважиной на случай необходимости капитального ремонта (Рис. 16-4).

В первые годы своей истории стандартная вышка была усовершенствована по сравнению с буровыми установками для кабельных инструментов, поскольку она могла быть спроектирована с достаточной прочностью и высотой, чтобы спускать более длинные соединения обсадных труб и тянуть два, три или даже четыре соединения труб. Комбинированные буровые вышки, которые поднимаются и опускаются как единое целое, а не

Рис.16-4 Стандартная деррик (любезно предоставлен Обри Кайглер)

, построенные по частям, заменили стандартную вышку. Время монтажа и демонтажа стандартной вышки было чрезмерным. Кроме того, у агрегированной вышки обычно меньше отказов, чем у буровой вышки, которая строится и разбирается для каждой скважины.

Портативная установка. Под переносной буровой установкой обычно понимается установка, смонтированная на грузовике (рис. 16-5). В платформе грузовика находятся буровая вышка, буровая лебедка и грязевые насосы. Основным преимуществом переносной буровой установки является низкое время монтажа и демонтажа, а также более низкие требования к аренде грузовиков.Переносные установки часто используются при проведении ремонтных работ и при бурении на глубину около 10 000 футов. Эти установки могут использоваться на 8-, 12- или 24-часовой основе.

Переносные буровые установки обычно предназначены только для легких работ. Там, где это применимо, установка обычно является наиболее рентабельной. Общие возможности некоторых переносных буровых установок следующие:

Рис. 16-5 Переносная установка на грузовике (любезно предоставлена ​​NL Industries Inc)

Максимальная производительность насоса по постоянному току Максимальная производительность насоса Как скорость буровой вышки, высота, объем приямка, размер бурильной трубы

350 000 фунтов

6-8 баррелей / мин, одинарные или двойные соединения

Поскольку большинство пробуренных в мире скважин имеют глубину менее 8 000–10 000 футов, переносная установка играет важную роль в буровых работах.

Следует проявлять осторожность при проектировании скважины, которая приближается к верхним пределам возможностей переносной буровой установки. Например, при бурении скважины на глубину 10 000 футов большая переносная буровая установка не будет перегружена, если ее диаметр составляет 3 фута или 4 дюйма. бурильная труба. Однако, если обсадная труба плотностью 23,0 фунта / фут должна быть спущена на глубину 10 000 футов, общая нагрузка на обсадную колонну (230 000 тб) не обеспечивает достаточного запаса прочности по отношению к мощности установки постоянного тока. Хотя краткосрочные экономические соображения могут предложить использование переносной буровой установки вместо более крупной и более дорогой обычной буровой установки, более крупная буровая установка может оказаться более экономичной в долгосрочной перспективе, если возникнут проблемы с бурением.

Обычная буровая установка. Обычная буровая установка обычно рассматривается как составная буровая установка, ключевые компоненты которой настолько велики, что их невозможно транспортировать на одной платформе грузовика. Эти буровые установки различаются по глубине от 6000 до 35000 футов. Обычная буровая установка обычно работает 24 часа в сутки (рис. 16-6).

Обычные буровые установки являются самыми большими [и имеющимися установками для бурения. Максимальные возможности находятся в следующих диапазонах:

Большинство обычных буровых установок тянут трехшарнирные стойки.

Типичный лист технических характеристик буровой установки показан на рис. 16-7. Эти руководящие принципы необходимо использовать для оценки и сравнения установок различных подрядчиков перед выбором установки для будущей скважины. Информация, содержащаяся в технических характеристиках буровой установки, касается следующих областей:

• лебедки
• вышка
• подконструкция
• двигатели
• насосы
• Системы смешивания бурового раствора
• бурильная колонна
• превенторов
• разное оборудование, мощность деррика = 2.Насос мощностью 000 000 фунтов в лошадиных силах — объем приямка 3000 л.с. — размер бурильной трубы 300–1500 баррелей = 3 ‘/ 5Vi дюймов

Рис. 16-6 Обычная буровая установка (предоставлено Goldrus Drilling)

Технические характеристики установки обычно содержат схему компоновки буровой установки, чтобы можно было правильно подготовить площадку для буровой установки (рис. 16-8).

Морские буровые установки. Буровые установки, используемые на море, называются морскими установками. Обычная система группировки морских буровых установок основана на нижней опоре буровой установки на морском дне (см. Рис.16-1). Буровая установка с опорой на дно устанавливается на морское дно или на опоры, построенные на морском дне. Плавучие буровые установки используют балластные системы, аналогичные

Лебедки

Continental-Emsco C-1 тип IfJ, 1: 500 л.с. с канавками для бурового каната 1W Baylor 6032 динамический тормоз Derrick

Ideco Fullview 143 футов в высоту

Статическая нагрузка на крюк 750000 фунтов Опорная конструкция

Модифицированный Ideco 21 фут высотой

Вместимость обсадной колонны 700000 фунтов одновременно с пониженной нагрузкой 400000 фунтов Источник питания

3 Caterpillar D398-TA (дизель) 2592 л.с. Насосы

1 National 10P-130, 1300 л.с. 1 Gardner-Denver KXG, 1000 л.с. 1 Большой объем — низкое давление

Выбор подходящей буровой установки

Вращающееся бурение : Этот тип бурения выкапывает яму путем измельчения породы инструментом под действием веса и вращения.В основном используется в нефтедобыче. Шлам выносится на поверхность под давлением бурового раствора, который закачивается в бурильную колонну. Буровой раствор также способствует укреплению стенок ствола скважины, поэтому нет необходимости его гасить по мере выполнения операции.

Бурение с забойным отверстием (ударное бурение или ударное бурение): в этом типе бурения используются буровые установки, которые сверлят с помощью вращающейся фрезы (буровой головки) и забивают забой отверстия пневматическим молотком.Вынутый материал поднимается на поверхность под давлением сжатого воздуха, используемого для молота. Эти буровые установки обладают высокой мощностью и высокой скоростью бурения, особенно в горных породах. Для артезианских скважин (скважин, в которых вода естественным образом поднимается на поверхность под давлением грунтовых вод) или геотермального бурения, нагнетание воздуха на конце бурильной трубы выталкивает воду вверх по стволу скважины, позволяя оператору немедленно определить встреченный поток воды. Этот вид бурения используется для твердых и трещиноватых грунтов глубиной до 4000 метров.Когда буровое долото эксцентрично, бурение может быть выполнено с помощью системы продвижения обсадной колонны (установка труб под действием силы тяжести), которая укрепляет отверстие в процессе бурения.

Бурение с перфоратором : при этом типе бурения используются буровые установки, которые также работают на ударной системе, но остаются за пределами ствола скважины. В основном они используются для бурения малых диаметров, например, для разведки полезных ископаемых или установки анкерных шпилек в горных породах. Эта система используется для неглубоких скважин, так как могут быть значительные отклонения из-за структуры пробуренного грунта.Однако эти буровые установки могут работать в любом направлении.

Растачивание шнека : Это тип роторного бурения с использованием червячного винта (шнека). Этот тип бурения в основном используется для рыхлой глины или песка. Извлеченный материал поднимается непосредственно на поверхность червячным винтом. Для глубокого бурения может потребоваться регулярно поднимать шнек, чтобы опорожнять его от выкопанного материала.

Колонковое бурение : Корончатое бурение похоже на вращательное бурение, но для извлечения пробы, называемой керном, внутри инструмента используется коронка.

Ударное бурение : заключается в разрушении породы путем падения инструмента, бурового долота, под действием силы тяжести. Этот вид сверления можно использовать только вертикально. Чтобы ствол скважины не обрушился, его необходимо заделывать по мере бурения. Шлам собирают, как только он мешает бурению, заменяя буровую коронку желонкой с откидным клапаном. Желонка с откидным клапаном представляет собой трубу, имеющую в нижней части откидывающуюся заслонку. Эта откидная заслонка позволяет заполнить трубу вынутым материалом, который затем транспортируется на поверхность.

Домкрат для труб: в основном используется для прокладки горизонтальных труб. Трубка постепенно продвигается за счет удара, вынутый материал удаляется в конце операции бурения либо путем закачки воды, либо с помощью шнека. Этот метод используется, в частности, для предотвращения передачи вибрации на окружающие здания или для предотвращения рытья траншеи.

Типы буровых установок и конструкций

Есть много различных типов буровых установок. Выбор буровой установки зависит от конкретных требований каждой буровой площадки.Буровые установки обычно подразделяются на наземные (наземные) или оффшорные (морские).

Береговые буровые установки все похожи, и многие современные буровые установки имеют консольную мачту или буровую вышку типа «складной нож». Этот тип буровой установки позволяет собирать вышку на земле, а затем поднимать ее в вертикальное положение, используя мощность от буровой лебедки или подъемной системы. Эти конструкции состоят из сборных секций, которые доставляются на площадку грузовиком, баржей, вертолетом и т. Д.

Морское бурение делится на два типа: типы фиксированных конструкций и типы плавающих конструкций.

Самоподъемная установка. Это самоподъемная буровая установка, которая используется для небольших и мелких морских месторождений. Плавучая платформа буровой установки буксируется с помощью барж, а затем опускается на опорные стойки на дно моря, поднимая буровую установку над поверхностью воды.

Бетонная платформа. Бетонные морские конструкции показывают отличные характеристики. Они очень долговечны, подходят для суровых и арктических условий и могут нести тяжелые верхние строения. Часто предлагают емкости для хранения и очень экономичны при глубине воды более 150 м.Платформы гравитационного типа не нуждаются в дополнительном креплении из-за большого размера основания и чрезвычайно большого веса.

Соответствующая башня. Подходящие вышки похожи на стационарные платформы, поскольку обе закреплены на морском дне и удерживают большую часть своего оборудования над поверхностью. Поскольку его конструкция состоит из узкой и гибкой башни, он может выдерживать большие боковые силы за счет значительных боковых прогибов.

Плавучая морская конструкция (пришвартована к дну).

Буровая установка. Хотя буровые установки баржи не пришвартованы к морскому дну, они объясняются в этом разделе. Это плавучие морские буровые суда, но они не являются самоходными. Буровое оборудование на барже. Обычно его буксируют к месту, а затем его корпус заполняют водой. Этот тип буровой установки используется только на относительно мелководных, заболоченных участках и, как правило, способен бурить на глубине менее 12 футов или, в случае установленной баржи, возможно, до 20 футов.

Погружная установка. Подводная буровая установка — это увеличенная версия размещенной баржи, способная работать на глубине от 18 до 70 футов. Он имеет плавучую буровую установку, которая включает в себя колонны и понтоны, которые в случае затопления водой вызовут погружение понтонов на заданную глубину.

Полупогружная буровая установка. Это наиболее распространенный тип морских буровых установок, сочетающий в себе преимущества погружных буровых установок с возможностью бурения на большой глубине.Полупогружная установка не опирается на морское дно. Эта буровая установка представляет собой плавающую палубу, поддерживаемую погруженными понтонами и удерживаемую в неподвижном состоянии с помощью ряда якорей и швартовных тросов, а в некоторых случаях и гребных винтов. Они имеют рабочий диапазон глубины от 20 до 2000 футов.

Платформа с натяжными опорами. Он состоит из плавающей поверхностной конструкции, удерживаемой на месте тугими вертикальными связями, соединенными с морским дном. Эти длинные гибкие ножки позволяют значительно перемещаться из стороны в сторону с небольшим перемещением по вертикали.TLP может работать на глубине до 7000 футов.

Лонжеронная платформа. Платформы Spar являются одними из самых крупных используемых морских платформ. Эти огромные платформы состоят из большого цилиндра, поддерживающего стандартную стационарную платформу буровой установки. Однако цилиндр не доходит до морского дна, а вместо этого привязан к дну серией кабелей и проводов. Большой цилиндр служит для стабилизации платформы в воде и позволяет ей поглощать силу потенциальных ураганов.

Буровые суда. Буровые суда чаще всего используются для бурения на очень большой глубине в удаленных местах. Буровое судно, такое как полупогружное судно, должно сохранять свое положение на позиции бурения с помощью якорей и швартовных тросов или оборудования для динамического позиционирования с компьютерным управлением. Большинство буровых судов имеют большую емкость хранения, чем другие типы буровых установок, что позволяет эффективно работать в удаленных местах.

Артикул:

Шадизаде Сейед Реза, Проектирование морского бурения, Курсовая записка

Садеги Кабир, Обзор проектирования, анализа, строительства и установки морских нефтяных платформ, подходящих для нефтегазовых месторождений Кипра, Американский университет Гирне, Департамент промышленной инженерии, Мерсин 10, Турция, 2007 г.

Али Сейедаланги-М.Sc в области бурения

SKPP1313 ОСНОВЫ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКИ

Буровая установка — определение буровой установки по The Free Dictionary

Бурение 1 | TeachingEnglish | Британский Совет

• Исходя из точки зрения бихевиористов, согласно которой изучение иностранного языка — как и другие навыки — было просто вопросом формирования правильной привычки, считалось, что правильное многократное повторение фраз приведет к овладению языком.

• В наши дни мы знаем, что изучение языка не похоже на это — это гораздо более сложный и творческий процесс — и язык — это намного больше, чем просто список структур, которые нужно запомнить.

Подход, основанный в основном или только на языковых упражнениях, сегодня вряд ли найдет много приверженцев. Однако сверление остается полезным методом в классе при правильном использовании.

• Какие сверла могут пригодиться для

Что такое сверление
В простейшем случае сверление означает прослушивание модели, предоставленной учителем, магнитофонной записью или другим учеником, и повторение услышанного. Это упражнение на повторение, методика, которую до сих пор используют многие учителя при знакомстве учеников с новыми языковыми предметами.Учитель произносит (моделирует) слово или фразу, а ученики повторяют их.

• К другим типам упражнений относятся упражнения на замену или упражнения на вопросы и ответы. Упражнения на замену можно использовать для отработки различных структур или словарных элементов (т. Е. Одно или несколько слов меняются во время упражнения).
  • Пример:
    Подсказка: «Я иду на работу. Он? »~
    Ответ:« Он идет на работу ».

• В упражнениях на вопросы и ответы подсказка — это вопрос, а ответ — ответ.Это используется для отработки общих пар смежности, таких как «Что случилось?», «У меня (головная боль)». или «Можно мне ручку?», «Да, вот и ты». Слова в скобках здесь можно заменить во время упражнения.

Во всех упражнениях у учащихся нет или очень мало выбора из сказанного, поэтому упражнения — это форма очень контролируемой практики. Есть один правильный ответ, и основное внимание уделяется тому, чтобы «сделать его правильно», то есть на точности. Упражнения обычно проводятся хором (т. Е. Повторение всего занятия), а затем индивидуально.Также существует возможность групп или пар студентов, которые вместе выполняют языковые упражнения.

Какие упражнения могут быть полезны
Для обучающихся, упражнения могут:

• Сделайте акцент на точности. Повышенная точность (наряду с повышенной беглостью и сложностью) является одним из способов улучшения языка учащегося, поэтому необходимо сосредоточиться на точности на определенных этапах урока или во время определенных типов задач.

• Обеспечьте учащихся интенсивной практикой прослушивания и произнесения определенных слов или фраз.Они могут помочь учащимся научиться понимать трудные звуки или имитировать интонацию, которая может сильно отличаться от интонации их первого языка.

• Обеспечьте учащимся безопасную среду для экспериментов с освоением языка. Это может помочь укрепить доверие, особенно среди учащихся, не идущих на риск.

• Помогите учащимся заметить правильную форму или произношение слова или фразы. Замечание или повышение осведомленности о языке — важный этап в развитии языковой компетенции.

• Предоставьте учащимся возможность получить немедленную обратную связь о своей точности с точки зрения исправления учителя или сверстников. Многие ученики хотят, чтобы их исправляли.

• Помощь в запоминании и автоматизации общеязыковых шаблонов и языковых фрагментов. Это может быть особенно актуально для учащихся, обучающихся на слух.

• Соответствовать ожиданиям студентов, т.е. они могут подумать, что тренировка — это важная черта языковых классов.

Для учителя упражнения могут:

• Помощь с точки зрения управления классом, позволяющая изменять темп урока или вовлекать всех учащихся.

• Помогите нам определить, вызывает ли новый язык проблемы с формой или произношением.

Что нам следует тренировать
На всех уровнях мы должны тренировать словарный запас или фрагменты языка, которые вызывают проблемы с произношением.

• На низком уровне ученики все еще привыкают к звукам английского языка и нуждаются в большом количестве возможностей, чтобы научиться говорить языком, поэтому вполне вероятно, что сверление будет использоваться больше.
  • Звуки, которые либо отсутствуют в их L1, либо возникают по-другому.
  • Группы согласных и слабые формы также могут вызывать затруднения — например, в таких словах, как овощ, удобный.

• На уровне фразы интонация, ударение и слабые формы часто вызывают трудности у учащихся, а на более высоких уровнях все еще могут быть проблемы с этими аспектами произношения. Такие фразы, как «Если бы я знал, что ты придешь, я бы остался дома», сложно сказать.

• Образцы интонации, которые имеют решающее значение для смысла, также можно с пользой практиковать с помощью сверления, например, вопросы по тегам (которые требуют подтверждения или которые являются подлинными вопросами) или такие выражения, как «Вы могли бы сказать мне, что это был его день рождения!» (как упрек).

Если мы считаем, что тренировка помогает нашим ученикам запоминать язык, мы должны также сверлить полезные и общеупотребительные языковые фрагменты, чтобы помочь им усвоить их. Это будет включать много общих фраз, например,

Сверление структур как таковое кажется гораздо менее полезным из-за умственной обработки, которая требуется для точного применения правил грамматики, особенно если это новый элемент языка для учащихся.

Когда следует учить
Чтобы упражнения были значимыми, учащиеся должны понимать, что их просят сказать.Монотонное повторение деконтекстуализированного языка никому не полезно.

• Это означает, что работа над значением языка должна быть произведена до сверления.

• Сверление можно удобно и эффективно включить во многие типы уроков — например, используете ли вы модель PPP или подход, основанный на задачах.

• Сверление может следовать за этапом языковой ориентации, особенно если вы имеете дело с устной речью. Однако может быть слишком много ожидать, что учащиеся сразу поймут это правильно, поэтому вы можете захотеть применить сверление позже для исправительных целей.

  No related posts.