Глава 3 Выбор способа бурения и буровой установки
3.1. Общие сведения
В настоящее время в России наиболее распространенным способом сооружения скважин на воду является вращательный способ. На его долю приходится около 90% от общего объема бурения скважин на воду.
В зависимости от геолого-гидрогеологических параметров проектируемой скважины применяются следующие разновидности вращательного бурения, отличающиеся:
- по способу опробования проходимых пород - бурение с отбором (кольцевым забоем) и без отбора керна (сплошным забоем);
- по направлению циркулирующего агента: с прямой промывкой, с обратной промывкой (в том числе с гидротранспортом керна);
- по виду циркулирующего агента: бурение с применением глинистого раствора, полимерных растворов, аэрированных промывочных жидкостей, газожидкостных смесей (ГЖС), воздуха.
Шнековое бурение применяется в пределах, ограниченных глубиной скважины (до 50 м.) и незначительными дебитами.
Весьма редко применяется ударно-канатный способ бурения.
За рубежом, в странах, занимающих лидирующие позиции в создании буровых установок (Швеция, Германия, США), значительное развитие получил ударно-вращательный способ бурения с помощью пневмо и гидроударных машин, когда порода разрушается за счет вращения породоразрушающего инструмента и воздействия осевой и ударных нагрузок. Буровые установки снабжены мощными компрессорами с производительностью до 35,5 м3/мин и давлением до 2,5 МПа, что позволяет бурить на высоких значениях механических скоростей бурения (до 50 м/ч) по горным породам VII-VIII категории по буримости. Буровые установки имеют высокую степень механизации и автоматизации технологических процессов, что дает возможность бурить скважины глубиной 1200-1500 метров за 2-2,5 суток.
3.2. Выбор способа бурения
3.2.1. Технология вращательного бурения скважин с прямой промывкой
а) глинистым раствором
Применяется при вскрытии и освоении мощных водоносных горизонтов, где раскольматация пласта эффективна и гарантирована.
К достоинствам способа можно отнести:
- высокие скорости бурения;
- устойчивость ствола скважины в любых осложненных участках (кроме валунно-галечниковых);
- возможность бурения скважин любой глубины;
- низкая металлоемкость скважины.
Недостатки данного способа:
- 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;
- необходимость снабжения установок водой и качественной глиной;
- трудности организации работ в зимнее время при отрицательных температурах;
- очень высокая стоимость 1 м3/ч поднятой воды, ограничение диаметров бурения (не более 500 мм).
Рис. 14. Общая схема бурения скважины роторным способом с прямой промывкой.
1 – емкость с очищенным буровым раствором; 2 – всасывающая магистраль; 3 – буровой насос; 4 – нагнетательная магистраль; 5 – сальник-вертлюг; 6 – ведущая труба; 7 – колонна бурильных труб; 8 – обсадная труба; 9 – долото; 10 – отстойник.
б) с промывкой водой
Применяется в мелких и среднезернистых песках с Кф<15 м/сут с поддержанием избыточного давления на пласт столбом воды более 3 м; Диаметры скважин до 250 мм в условиях бесперебойного снабжения водой летом.
Достоинства способа:
- высокие скорости бурения;
- высокая достоверность гидрогеологических параметров водоносных горизонтов и простота их освоения;
- низкая металлоемкость скважины.
Недостатки:
- невозможность сооружения скважин при Кф>15 м/сут;
- плохой вынос шлама, что ограничивает диаметр бурения (до 250 мм);
- невозможность длительных простоев в процессе бурения;
- затруднительность применения в зимних условиях.
в) с промывкой полимерными растворами
Применяется в рыхлых неустойчивых отложениях с Кф до 35 м/сут в любое время года, в том числе в многолетнемерзлых породах.
К достоинствам способа можно отнести:
- высокие скорости бурения;
- устойчивость стенок скважины;
- высокая достоверность гидрогеологических параметров водоносных горизонтов и простота их освоения;
Недостатком является невозможность бурения в валунно-галечниковых отложениях.