Механическое вращательное бурение глубоких скважин

При проведении скважины выполняются три основные операции:

1) разрушение горной породы на забое;

2) удаление разрушенной породы с забоя;

3) крепление стенок скважины.

При вращательном бурении две первых, а иногда и все три операции совмещаются. Разрушение горной породы на забое является главной операцией, так как она характеризует скорость продвижения забоя скважины – механическую скорость проходки.

Скважины бурят в самых различных геологических и климатических условиях глубиной от нескольких сот до нескольких тысяч метров. Поэтому существуют разные типы буровых установок, каждый из которых удовлетворяет требованиям, возникающим при бурении в определенных условиях.

Основным параметром буровой установки является грузоподъемность, определяющая конструкцию и характеристики бурового и энергетического оборудования, входящего в состав установки.

Вес бурильной колонны может достигать многих десятков (и даже сотен) тонн, поэтому для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения вращательным способом промышленностью выпускаются буровые установки грузоподъемностью 50, 75, 125, 200 и 300 т. Например, для бурения скважин глубиной 1200–2200 м существуют буровые установки БУ-50 и БУ-75Бр, для бурения скважин глубиной до 3000 м применяются буровые установки Уралмаш-5Д, Уралмаш-6Э, а для бурения скважин глубиной до 5000 м – буровые установки Уралмаш-ЗД и Уралмаш-4Э, буровые установки БУ-125 и БУ-200. Для бурения еще более глубоких скважин применяется буровая установка БУ-300.

В зависимости от назначения буровые установки при производстве ГРР на нефть и газ подразделяются на три категории:

• Установки для бурения неглубоких скважин (структурно-поисковых и разведочных). Отличаются малой грузоподъемностью (1–50 т) и мощностью (15–600 л. с.). Почти все могут монтироваться на транспортных средствах (передвижные, самоходные буровые станки и установки).

• Установки для глубокого поисково-разведочного и эксплуатационного бурения отличаются наибольшей грузоподъемностью, общая мощность привода их достигает 3000–4000 л. с.

• Установки для освоения, испытания и капитального (подземного) ремонта скважин. Применяются для разбуривания цементных пробок при освоении и испытании, а также для буровых работ при капитальном (подземном) ремонте скважин. Также в большинстве случаев монтируются на шасси автомобиля.

Кроме того, существуют ручные буры, мотобуры и другие переносные и самоходные станки и установки для бурения неглубоких (мелких) скважин.

Механическое вращательное бурение глубоких поисково-разведочных и эксплуатационных скважин осуществляется, как правило, роторным способом и с помощью забойных двигателей (турбобуров, электробуров).