Общие сведения о глубоком бурении скважин
Бурение глубоких скважин осуществляется исключительно вращательным способом и подразделяется на роторное, турбинное и бурение электробурами.
При роторном бурении вращение бурового снаряда производится ротором, устанавливаемым, как и шпиндельный вращатель в колонковом бурении, на поверхности земли над устьем скважины.
При турбинном бурении породоразрушающий инструмент вращается турбобуром, который опускается на забой скважины вместе с долотом на колонне бурильных труб. Турбобур представляет собой многоступенчатую гидравлическую турбину, работающую от потока промывочной жидкости. Колонна бурильных труб при этом не вращается, неподвижный ротор воспринимает реактивный момент.
При бурении скважин электробуром породоразрушающий инструмент вращается маслонаполненным забойным электродвигателем переменного тока, имеющим малый диаметр и значительную длину. Колонна бурильных труб при этом также не вращается. Благодаря этому резко сокращается вращающий момент на колонне, исключается знакопеременный изгиб труб и почти полностью снимаются динамические нагрузки. Бурильная колонна работает в более благоприятных условиях, в результате чего увеличивается стойкость труб. Электроэнергия к электродвигателю подводится по вмонтированным в бурильные трубы отрезкам кабеля, которые при свинчивании бурильных труб автоматически соединяются. Промывочная жидкость подается на забой по зазору между внутренними стенками труб и кабелем.
Глубокое вращательное бурение скважин в основном производится лопастными, шарошечными, алмазными и другими долотами без отбора керна. При роторном и турбинном бурении, там, где необходимо уточнение геологического разреза, применяется бурение с отбором керна колонковыми долотами или турбодолотами.
Роторное бурение и бурение электробурами может вестись с промывкой или продувкой.
Глубины бурения вращательным способом достигают 10 км. Этим способом проектируется пробурить скважины глубиной 15 км. Диаметры скважин колеблются от 76 до 590 м.
При всех разновидностях глубокого вращательного бурения используются одни и те же буровые установки, общая мощность которых достигает 4000 кВт, а масса - 1000 т.
Привод механизмов установки осуществляется от двигателей внутреннего сгорания или электродвигателей. С помощью дизель-электрического привода двигатели внутреннего сгорания приводят в работу генераторы переменного тока и насосы. Остальные механизмы имеют электрический привод.
При турбинном способе бурения и бурении электробурами схема установки не изменяется, только в первом случае увеличивается гидравлическая мощность насосов, а во втором - требуется установка дополнительного электрооборудования: силового трансформатора, станции управления и пульта управления электробуром, кольцевого токоприемника, специальных труб с отрезками кабеля внутри и т. п. При турбинном способе бурения и бурении электробурами долоту передается в несколько раз большая мощность, поэтому и механическая скорость бурения этими способами в несколько раз выше, чем при роторном бурении.
При роторном способе бурения мощность, передаваемая на долото, ограничивается прочностью бурильной колонны.
Вращательное бурение скважин без отбора керна, являясь основным средством сооружения скважин при разведке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, широко применяется при бурении водозаборных, взрывных, гидротермальных и других скважин для различных инженерных целей, а также скважин большого диаметра и стволов шахт.
|
