6. Роторный способ бурения. Преимущества и недостатки способа.

При бурении вращательным способом помимо передачи разрушающему инструменту вращательного движения необходимо обеспечить достаточный нажим на горную породу, а также создать условия для удаления с забоя продуктов разрушения. Для осуществления этих функций применяют следующее оборудование: ротор или забойный двигатель, вертлюг с буровым шлангом, буровой насос и силовой привод.

Ротор – это редуктор, поддерживающий колонну бурильных труб и передающий ей вращение от горизонтального вала трансмиссии. Станина ротора воспринимает все нагрузки, возникающие в процессе бурения и при спускоподъемных операциях. Стол ротора вращается на подшипниках качения. В разных конструкциях роторов диаметр отверстия в столе изменяется от 360 до 1260 мм, допустимая статическая нагрузка на стол – от 1250 до 8000 кН, максимальная частота вращения стола от 20 до 350 об/мин. При необходимости предупредить вращение бурильной колонны от действия реактивного момента ротор застопоривается защелкой. Скорость вращения ротора изменяют при помощи передаточных механизмов лебедки. В ряде случаев применяют индивидуальный привод к ротору, не связанный с лебедкой.

Роторное бурение (беспрерывное вращательное бурение) состоит в разрушении (крошением, резанием) пород в забое скважины соответствующими долотами и выносе их глинистым раствором, водой или сжатым воздухом при одновременном охлаждении бурового инструмента.

Роторное бурение следует использовать при выполнении следующих условий:

1) хорошо изученный геолого-гидрогеологический разрез участка бурения; 2) заранее разведанные и опробованные водоносные горизонты, для которых имеется подробная характеристика качества и количества воды; 3) горизонты воды характеризуются большими напорами; 4) возможность проведения каротажа скважины; 5) возможность бесперебойной доставки воды и глины к месту бурения.

Роторное бурение с прямой промывкой глинистым раствором

Этот способ имеет некоторые преимущества и может быть рекомендован для бурения различных пород и заканчивания скважины, исключающего кольматацию пласта, а также при применении испытателей пластов, опережающего способа опробования на стадии поисково-разведочных работ.

Преимущества:

1) высокие механические и коммерческие скорости бурения;

2) возможность бурения пород различной твердости на различной глубине;

3) небольшая металлоемкость конструкции.

Недостатки:

1) при использовании глинистого раствора возникает трудность качественного опробования водоносных пластов и их освоения, что приводит к снижению дебита скважины, требует проведения длительных и сложных работ по ее разглинизации;

2) необходимость снабжения установок водой и качественной глиной;

3) трудности бурения в породах, содержащих валунно-галечниковые включения, поглощающие промывочную жидкость;

4) трудности организации работ в зимнее время при отрицательных температурах.

Роторное бурение с обратной промывкой водой

При этом способе бурения скважину промывают водой, которая поступает на забой между стенками скважины и бурильных труб. Разрушенная порода и вода (шлам) поднимаются с забоя по трубам бурильной колонны и через резиновый рукав поступают в отстойник, где вода очищается от шлама и снова, самотеком, направляется в затрубное пространство скважины. Вода, омывая, охлаждает долото, а затем, смешиваясь с разрушенной породой, всасывается при помощи эрлифта или центробежного насоса в отстойник. При этом уровень воды в скважине должен быть постоянно на 3-4 метра выше статического уровня водоносного горизонта.

Если от устья скважины до глубины статического уровня залегают неустойчивые породы (пески, супеси), то этот интервал закрепляют трубами.

Преимущества:

1) высокие механические скорости бурения в мягких и рыхлых породах, превышающие аналогичные показатели при бурении с прямой промывкой в 1,5-2 раза;

2) высокое качество вскрытия пласта, обеспечивающее высокие дебиты;

3) возможность бурения скважины больших диаметров (до 1200-1500 мм).

Недостатки:

1) возможность бурения только в мягких и рыхлых породах I-IV категорий по буримости;

2) возможность бурения, если уровень подземных вод находится на глубине 3 м и более.