Инструменты ударного бурения: Породоразрушающий инструмент для горных работ – Что такое Породоразрушающий инструмент для горных работ?

Содержание

Породоразрушающий инструмент для горных работ - Что такое Породоразрушающий инструмент для горных работ?

Породоразрушающий инструмент для горных работ - комплекс буровых инструментов для бурения взрывных скважин,  а также для ударно-канатного бурения

Породоразрушающий инструмент для горных работ - комплекс буровых инструментов для бурения взрывных скважин, а также для ударно-канатного бурения геологоразведочных, инженерно-геологических и прочих скважин.

Твердосплавные коронки типа «СА», «СМ» предназначены для колонкового вращательно-ударного и вращательного способов проходки скважин в мягких и средней твердости породах I-VIII и частично IX категорий по буримости.

Долота буровые типа «К», «КНШ» используются для разрушения горных пород крепостью f=6-20 по шкале проф. М.М. Протодьяконова при бурении скважин погружными пневмоударниками на открытых и подземных горных работах. 

Шлицевое или байонетное соединение бурового долота с пневмоударником обеспечивают надежное крепление и быструю смену инструмента. 

Штыревые долота со штырями различной геометрии могут быть оснащены твёрдым сплавом отечественного или импортного производства повышенной стойкости для труднобуримых пород.

Шарошечными долотами осуществляется свыше 90% объема бурения на нефть и газ. 

Они наиболее производительны и при бурении геологоразведочных (сплошным забоем) и взрывных скважин в крепких породах. 

Эффективное бурение скважин обеспечивается своевременной очисткой забоя от выбуренных частиц породы и выносом их к устью скважин, а также охлаждением рабочих поверхностей бурового инструмента продувкой сжатым воздухом - при бурении неглубоких (до 20 м) скважин, и промывкой - при бурении глубоких и сверхглубоких скважин.

Для бурения шпуров перфораторами разного типа по горным породам крепостью до 20 по шкале проф. М.М. Протодьяконова используются коронки типа БКПМ, БКР, КТШ. Коронки, благодаря применению высоколегированной стали мартенситного класса марок 38ХН3МФА и 18Х2Н4МА для корпусов, специальной технологии пайки и термообработки, виброобъёмного упрочнения инструмента, имеют стойкость в 2-3 раза выше, чем однотипные коронки КДП. 

Коронки со штангой соединяются через промежуточную латунную втулку, вставляемую в гнездо посадочного конуса. 

Втулка компенсирует небольшие отклонения в размерах поверхности конуса штанги и корпуса коронки, обеспечивая эластичность соединения и тем самым, увеличивая усталостную прочность инструмента.

Для ударно-канатного бурения твердых и каменистых грунтов используется буровое долото со сменными лезвиями.

Удары бурового долота разрушают и измельчают твердую породу, а образовавшийся шлам извлекается со дна скважины с помощью желонки. 

Если канатно-ударное бурение скважины происходит в несвязных, сыпучих грунтах, и сильно трещиноватых породах или хотя бы с прослойками такого грунта, то всегда сохраняется риск засыпки скважин грунтами. 

Чтобы этого не допустить в скважину с самой верхней её части опускается обсадная труба. 

На первом отрезке обсадной трубы закрепляется конусный расширительный башмак.

По мере увеличения глубины скважины, обсадные трубы под собственным весом или под действием несильных ударов сверху опускаются вниз. 

Диаметр обсадных труб должен быть несколько большим, чем диаметр забивного стакана, чтобы последний мог свободно перемещаться в скважине. 

Таким образом, диаметр скважины оказывается меньше диаметра обсадных труб, и часть грунта со стенок скважины срезается самой обсадной трубой.

Страница не найдена — Sandvik Mining and Rock Technology

478 результатов поиска

478 результатов поиска для «%d0%b1%d1%83%d1%80%d0%be%d0%b2%d0%be%d0%b9 %d0%b8%d0%bd%d1%81%d1%82%d1%80%d1%83%d0%bc%d0%b5%d0%bd%d1%82» в весь веб-сайт

dd411-specification-sheet-english.

pdf tramming Adjustable with seat belt Sound pressure level EN 16228 Cabin: 80 dB(A) Air conditioning Fluorinated gas : R134a Filled weight: 1.95 kg ... percussion control Selection switch between standard / reaming hole drilling TMS D1 for TFX-feed TMS DDSS1 for TF-feed TCAD+ with iSURE I Basic (Drill plan

tubex-specification-sheet-english.pdf

83 84 3!.$6)+45"%83934%-3 Tubex XL-90 Part Description Weight (kg) Weight (lb) Part no. 'UIDEDEVICE - 7 15,4 80-3A00-090D 'UIDEDEVICE DHD3,5 ... (Foot valve, 47-24017) 7 15,4 80-2400-090D Pilot bit #6$0 3,6 7,9 81-090B-090A65 Eccentric reamer 1,4 3 82-090B-123W65 Casing shoe 1,1

grinding-equipment-brochure-english.pdf

797-5773-22 GRINDING WHEEL DIMENSIONS D = 127 mm W = 63 mm d = 32 mm D1 = 80 mm w = 50 mm TECHNICAL DATA Air pressure Max 8 bar Air consumption 5-10 ... 127x546x321 mm Weight inclusive of grinding wheel 21.5 kg Cutting-edge radius 80 mm Cutting-edge angle 110° Grinding Equipment | Sandvik Mining 5 INTEGRAL

complete-grinding-brochure-english.pdf

797-5773-22 GRINDING WHEEL DIMENSIONS D = 127 mm W = 63 mm d = 32 mm D1 = 80 mm w = 50 mm TECHNICAL DATA Air pressure Max 8 bar Air consumption 5-10 ... 127x546x321 mm Weight inclusive of grinding wheel 21.5 kg Cutting-edge radius 80 mm Cutting-edge angle 110° Grinding Equipment | Sandvik Mining 5 INTEGRAL

rock-tools-grinding-catalogue-2019-2020.pdf

797-5773-22 GRINDING WHEEL DIMENSIONS D = 127 mm W = 63 mm d = 32 mm D1 = 80 mm w = 50 mm TECHNICAL DATA Air pressure Max 8 bar Air consumption ... × 321 mm Weight inclusive of grinding wheel 21.5 kg Cutting-edge radius 80 mm Cutting-edge angle 110° 7 GRINDING EQUIPMENT RG100H INTEGRAL STEEL

Бельгия

Контактная информация для Бельгия

rock-tools-top-hammer-catalogue-2018.

pdf result is an insert ideal for abrasive rock conditions. You can count on up to 80 percent longer grinding intervals* and up to 60 percent longer bit life* ... ADVANTAGES – Our top center design extends grinding intervals by up to 80 percent* compared to our previous design, reducing your bit cost per drilled

top-hammer-drilling-tools-brochure-english.pdf

end Ø 82 mm. Flushing hole Ø 22,5 mm Pilot tube - GT60. 4265 14' – 87 3 1/2" 7640-8743-70 5335 17' 6" 76 3" 7640-7653-70 Female end Ø 85 mm (
82
mm on ... 117 10 45 L 59 70 8 45 L 59 49 8 45 L 59 49 8 Sa nd vi k 80 Applica- tion Flushing hole (mm) Thread Length (mm) Part No. HL 600-45

OT220 Transmission oil Technical specification

The Sandvik OT220 products are industrial gear oils of the latest generation, having outstanding extreme pressure characteristics (EP/AW properties) ... are industrial gear oils with excellent demulsifying properties which can be used in all types of enclosed gear drives with circulation or splash lubrication

Ударный способ бурения

Ударный способ бурения скважин представляет собой методику проведения буровых работ для получения скважин сплошным забоем на глубину до 250 метров. Целью проведения бурения ударным способом и получения скважин со сплошным забоем – организация источника водоснабжения, проведение детальной разведки каменных пород, инженерно-геологические изыскания, установка свай набивного типа и многое другое. Данная технология предполагает получение скважины диаметром 300 мм у поверхности и около 150 мм на глубине.

Ударный способ бурения скважин по методу воздействия на породу и организации процесса бурения можно разделить на три подтипа проведения такого рода работ: ударно-канатный, ударно-штанговый и ударно-вращательный способы.

Первый, ударно-канатный способ бурения скважин, часто используется для получения источника водоснабжения на участке даже непрофессиональными пользователями. Принцип действия ударно-канатной буровой установки очень прост: он заключается в подъеме на определенную высоту и последующем сбрасывании специального бурового снаряда – груза, развивающего достаточную силу удара, чтобы разрушить достаточно твердые породы. Удар за ударом этот груз все глубже вгоняет полый забивной стакан в поверхность земли, после чего он поднимается для удаления заполнившего его грунта. Масса груза для ударно-канатного бурения может составлять до трех тонн, а высота, на которую он поднимается, обычно превышает 100 сантиметров. При использовании такого метода возможно обеспечить производительность буровых работ в объеме до 30 метров за одну смену.

Следующий тип – ударно-штанговое бурение, применяемый при строгих требованиях к вертикальному расположению ствола скважины. Отличие от предыдущего описанного метода ударного бурения заключается в том, что вместо каната в данном случае используются специальные металлические стержни – штанги, скрепляемые между собой с помощью резьбового соединения. Данный метод бурения может осуществляться как с промывкой скважины, так и без нее.

Ударно-вращательный способ бурения совмещает в себе два типа воздействия на породу – вращения и ударных нагрузок. Вращатель обеспечивает вращение породоразрушающего инструмента вокруг своей оси, а пневматический молот – пневмоударник – обеспечивает возвратно-поступательные движения бойка, передающего удары на буровую коронку. Воздух к этой пневматической системе подается по бурильным штангам.

Простота и надежность бурения скважин ударно-канатным способом

Примерно 4000 лет назад в Китае впервые была освоена технология ударно-канатного способа бурения скважин, которая используется до сих пор.

Преимущества и недостатки ударного бурения

Главными преимуществами данного метода являются его простота и надежность. В скважину опускается специальное буровое долото с острым концом, которое закреплено на металлическом тросе. Вертикальные движения инструмента разрушают породу в забое, а для усиления удара применяется ударная штанга, соединенная прямо с буровым прибором. Благодаря этому способ отличается эффективностью и универсальностью.

Торс натягивают на мачте с использованием электрического двигателя, а при подъеме инструмента из забоя он наматывается на барабан. Это очень удобный механизм, поскольку не потребуется сборка и разборка бурового инструмента, что необходимо при сверлении. Кроме того, при бурении ударным методом в сыпучих почвах для защиты скважины применяют обсадные колонны.

Сравнительно небольшие габариты используемой установки позволяют проделывать неглубокие скважины для воды в труднодоступных местах. Мелкая скважина подает небольшое количество воды, а саму воду потребуется обязательно очищать.

Есть у данного метода и недостаток – небольшая скорость проходки. Методом сверления можно добыть воду намного быстрее. Именно по этой причине ударный способ используется в том случае, когда клиенту требуется скважина глубиной не более 250 метров. В истории зафиксированы случаи, когда ударным методом проводилось бурение глубиной до километра, но на такую работу требовался не один десяток лет.

Разновидности ударно-канатного бурения

Бурение ударно-канатным методом можно разделить на два вида:

  • С промывкой. Этот метод подходит для разных пород. Добавление воды в измельченный грунт приводит к появлению шлама, который убирают при помощи желонки. После его удаления бурение продолжается. В данном случае потребуется около 150 литров воды на метр глубины.
  • Сухое. Иногда первый метод не подходит: например, в случае забора керна при геологических исследованиях. Керн добывается плохого качества по причине смешивания грунта с водой. При сухом бурении скважины с диаметром 20 сантиметров добывается около 200 кг породы на каждые 18 метров глубины.

Разрушение (бурение) горных пород твердосплавным буровым инструментом

При разведке и добыче полезных ископаемых, строительстве тоннелей и гидросооружений, а также инженерных изысканиях, разрушение горных пород производится, в основном, твердосплавным буровым инструментом. При этом следует выделить две области применения твердосплавного инструмента: бурение шпуров и скважин; разрушение пород горно-режущим инструментом с использованием комбайнов, врубовых машин и стругов.

Схема нагружения твердосплавных породоразрушающих элементов зависит от способа бурения. Наиболее распространенными на современном этапе развития техники являются способы: вращательный; ударноповоротный; ударно-вращательный; вращательно-ударный; шарошечный.

При вращательном бурении используются твердосплавные резцы, обычно двухлезвийные и кольцевые буровые коронки, оснащенные макро- или микрорезцами.

Разрушение пород осуществляется за счет сжатия, раздавливания и частично резания.

При ударно-поворотном бурении используются долотчатые, трехперые и крестовые коронки, оснащенные призматическими и цилиндрическими твердосплавными изделиями с клиновым породоразрушающим лезвием, штыревые коронки, оснащенные цилиндрическими твердосплавными изделиями с полусферической или конической породоразрушающей головкой, а также цельные буры (моноблоки) с долотчатой или трехперой формой породоразрушающей головки.

Разрушение породы происходит за счет ее уплотнения (образования ядра под лезвием) от ударных нагрузок с последующим образованием трещин, выходящих на поверхность забоя, и скалывания консольных плит.

В качестве энергоносителя при ударноповоротном бурении используется сжатый воздух под давлением.

Ударно-вращательное бурение отличается от ударно-поворотного тем, что вращение инструмента осуществляется постоянно электрическим, пневматическим или гидравлическим двигателем.

При этом способе бурения применяется более мощное оборудование: пневматические или гидравлические перфораторы.

В ударно-вращательном способе следует выделить две разновидности: с выносными перфораторами; погруженными пневмо- или гидроударниками.

В первом случае энергия удара к породоразрушающему лезвию и вращение коронки от вращателя перфоратора к породоразрушающему лезвию передается через став штанг. В качестве породоразрушающего инструмента используются крестовые, Х-образные и штыревые твердосплавные коронки, в основном, с резьбовым соединением со штангой. Крестовые и Х-образные коронки оснащаются призматическими или цилиндрическими твердосплавными изделиями с клиновым породоразрушающим элементом. Штыревые коронки оснащаются цилиндрическими штырями с полусферической или баллистической формой породоразрушающей головки.

Во втором случае ударный механизм постоянно находится у забоя скважины, а вращатель - на поверхности. В качестве породоразрушающего инструмента используются опережающие крестовые, Х-образные, трехперые с опережающим лезвием и штыревые коронки, которые оснащаются либо призматическими твердосплавными пластинами с клиновым лезвием, либо цилиндрическими штырями с полусферической головкой. Механизм разрушения горной породы при ударно-вращательном бурении аналогичен механизму разрушения породы при ударно-поворотном бурении.

Вращательно-ударный способ отличается от ударно-вращательного режимами силового нагружения. Ударные нагрузки у него в несколько раз ниже, но в 2-3 раза больше осевое усилие и крутящий момент.

В качестве породоразрушающего бурового оборудования используются коронки, оснащенные призматическими и цилиндрическими твердосплавными изделиями с ассиметричным лезвием. При вращательно-ударном способе разрушение породы происходит как за счет ударных нагрузок, так и частично резания.

При шарошечном бурении в качестве породоразрушающего инструмента используются шарошечные долота. Буровой станок, создавая давление на шарошечное долото вдоль его оси, одновременно с этим производит вращение штанги и шарошечного долота

Шарошки опираются на забой скважины и вместе с долотом вращаются вокруг ее оси. При этом под большим осевым давлением зубки, находящиеся на конусной поверхности шарошек, внедряются в породу забоя скважины и разрушают ее. Шарошки оснащаются цилиндрическими зубками, в основном, с клиновой или полусферической головкой. Для выемочных комбайнов и врубовых машин используются радиальные, радиально-торцевые, тангенциальные и вращающиеся резцы, а для стругов резцы и ножи.

Для оснащения бурового и горнорежущего инструмента применяются твердые сплавы группы ВК.Аналогичные по составу сплавы используются шведской фирмой Sandvik Coromant.

Технические требования определены ГОСТ 4411, установлены требования по выкрашиванию, выпуклости и вогнутости подлежащих пайке поверхностей изделий, макроструктуре и микроструктуре. Кроме того определены правила приемки, методы испытаний, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение. В ГОСТ 880 определены формы и размеры твердосплавных изделий для горного инструмента. Размеры с предельными отклонениями определены ГОСТ по каждому номеру формы изделий.

Все статьи о бурении и буровом оборудовании     далее →

Вращательно-ударное бурение — Статьи — Горная энциклопедия

ВРАЩАТЕЛЬНО-УДАРНОЕ БУРЕНИЕ (а. rotary-percussion drilling; н. Drehschlagbohren; ф. forage rotopercutant; и. sondeo por rotacion-percusion) — процесс разрушения породы при бурении шпуров и скважин прижатым к забою с большим осевым усилием и непрерывно вращающимся буровым инструментом, по которому периодически наносятся удары бойком.

Первые машины для вращательно-ударного бурения шпуров были разработаны в ФРГ в конце 40-х годов. Осуществляется вращательно-ударное бурение буровыми каретками, на которых устанавливают мощные бурильные молотки, снабжённые гидравлическими манипуляторами с цепными и винтовыми податчиками, а также мобильными буровыми станками на пневмошинном или гусеничном ходу. Породоразрушающий инструмент (рис.) для вращательно-ударного бурения — коронки с режущими твердосплавными лезвиями с передним отрицательным углом, соединённые муфтами с круглыми стальными штангами, имеющими центральный промывочный канал, с резьбой верёвочного, упорного или круглоупорного профиля. При вращательно-ударном бурении буровую каретку с помощью распорных домкратов жёстко устанавливают в забое, а бурильный молоток манипулятором и податчиком фиксируется на оси бурения шпура или скважины, затем включается вращатель, подаётся промывочная жидкость на забой, создаётся податчиком осевое усилие и после контакта инструмента с забоем включается ударный механизм пневматического или гидравлического бурильного молотка. Частота вращения инструмента при вращательно-ударном бурении до 300 об/мин, осевое усилие до 14 кН, частота ударов 2000-4000 в мин, энергия единичного удара 20-40 Дж на 1 см диаметра инструмента. Чистая скорость вращательно-ударного бурения 1-2 м/мин, что значительно выше, чем у обычного бурильного молотка.

Вращательно-ударное бурение применяется для бурения шпуров при проведении подземных выработок и для бурения скважин при подземной отбойке крепких и средней крепости руд, в гидротехническом и дорожном строительстве.

Дотянуться до глубин — Журнал «Сибирская нефть» — Приложение «Нефть. Просто о сложном» №126 (ноябрь 2015)

Хотя сама идея бурения кажется простой и понятной, в реальности этот процесс сопряжен с большим количеством трудностей. Современная скважина — сложнейший объект, строительство которого требует применения высоких технологий

От быка до турбобура

Бурить скважины люди начали давно. Известно, что в эпоху династии Хань (202 до н. э. — 220 н. э.) китайцы уже умели строить скважины, достигавшие 600 м в глубину. Судя по сохранившимся изображениям, при этом использовался ударно-вращательный метод бурения: быки поворачивали долото, а группа людей синхронными прыжками загоняла его глубже в землю. Первая информация о бурении скважин в России относится к IX веку и связана с добычей растворов поваренной соли в районе Старой Руссы.

Официально принято считать, что первую скважину глубиной около 500 м, предназначенную для коммерческой добычи нефти, построил в 1859 году в штате Пенсильвания Эдвин Дрейк. Однако известно, что как минимум за 10 лет до этого нефтяные скважины успешно строили в Баку, и это не единственный пример, позволяющий оспаривать пальму первенства США.

В середине XIX века при бурении скважин для добычи соляных растворов, а потом и нефти применялось в основном ударное бурение. При этом разрушение (дробление) породы происходит под действием ударов падающего снаряда либо ударов по самому неподвижному снаряду. С увеличением глубины бурения эта технология становится все менее эффективной — сложнее промывать скважину, жидкость создает дополнительное сопротивление падающему долоту, а при бурении без промывки много времени уходит на очистку и крепление скважины. Поэтому на смену ударному пришло вращательное бурение.

Внедрение технологии механического роторного бурения в начале ХХ века стало одним из ключевых событий развития нефтяной промышленности. Впервые новую технологию применили на нефтяных промыслах Техаса в 1901 году. При роторном бурении долото, дробящее породу, присоединялось к колонне бурильных труб, вся эта конструкция опускалась в скважину и вращалась специальным станком с поверхности.

В 1922 году советский ученый Матвей Капелюшников создал турбобур. Турбинный двигатель, вращавший долото, стали размещать прямо на забое скважины. Изобретение усовершенствовало роторное бурение, при котором долото, прикрепленное к колонне из труб, вращалось с поверхности земли.

К окончанию первой трети XX века роторное бурение полностью завоевало нефтяную отрасль. Изменения в конструкции оборудования и технологии привели к более чем десятикратному увеличению скорости проходки и снижению себестоимости буровых работ, при этом глубину скважин удалось увеличить до 3–4 км. Впрочем, и этот способ не был лишен недостатков. Среди них — громоздкость бурового инструмента: при глубине скважины в 4 км колонна бурильных труб весила более 200 тонн, и основная часть энергии тратилась именно на вращение колонны, а не на углубление самой скважины. Решить проблему позволило размещение двигателя, вращающего долото, в глубине скважины.

Устройство нефтяной скважины

Каждая колонна обсадных труб, спускаемая в скважину, имеет свое назначение и название. Первая, самая короткая, — направление. Она предназначена для предохранения устья скважины от размыва и для направления промывочной жидкости в желобную систему в процессе бурения скважины. Следующая колонна — кондуктор — изолирует водоносные пласты, перекрывает верхние неустойчивые породы. На нее монтируется противовыбросовое оборудование. Низ кондуктора, как и низ всех спускаемых после него колонн, заканчивается короткой утолщенной трубой, называемой башмаком.

Технические колонны опускают в скважину в особо сложных случаях — они служат для перекрытия пластов при определенных геологических условиях бурения (зоны высокого поглощения, пласты, склонные к набуханию от воды, осыпанию и т.п.). Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления. Она предназначена для крепления стенок скважины, разобщения продуктивных горизонтов и изоляции их от других пластов. Эта колонна спускается до продуктивного пласта.

Фильтр — участок скважины, непосредственно соприкасающийся с продуктивным нефтяным или газовым горизонтом. Через фильтр в скважину поступает жидкость. Фильтром может служить не обсаженный колонной участок ствола скважины, специальное устройство с отверстиями, заполненное гравием и песком, часть эксплуатационной колонны или хвостовика с отверстиями или щелями. На устье скважины монтируется фонтанная арматура — устройство, которое запирает скважину. Его функция — регулировать и контролировать работу скважины, предохранять от аварийных фонтанных выбросов флюида.

Прогресс двигателей

Первым такой агрегат — турбобур — создал в 1922 году советский ученый Матвей Капелюшников. Современный турбобур — это многоступенчатый гидравлический двигатель. В каждой ступени турбины (а их количество может достигать 350) имеются два диска с профильтрованными лопатками. Один из них (статор) неподвижно закреплен в корпусе турбобура, а другой (ротор) вращается. Буровой раствор, нагнетаемый в скважину для промывки забоя, вращает роторы, усилие с которых передается на долото. Позднее появились и другие виды погружных двигателей, например, электрический и винтовой. В настоящее время на бурение с применением забойных двигателей приходится более 90% работ. При этом само бурение происходит с чередованием направленного (без вращения всей колонные) и роторного режима (с вращением колонны). Именно этот способ бурения позволил строить не только вертикальные скважины.

Существенный недостаток традиционного роторного бурения — невозможность передавать на долото усилие, которое бы искривляло траекторию проходки в нужном направлении. Появление забойного двигателя решило эту проблему. Чтобы искривить ствол скважины, применяются специальные отклонители долота, при этом само долото вращается погружным двигателем. Когда угол наклона скважины изменен, прямой участок можно пройти роторным способом.

Возможность бурить скважины с разным углом наклона, в том числе и горизонтальные, стала толчком к появлению идеи строительства многоствольных скважин. То есть скважин, у которых от основного ствола отходят дополнительные под разными углами. Мало того, ответвления могут отходить и от боковых стволов. Часто боковые стволы зарезаются на уже существующих скважинах, чтобы увеличить охват разрабатываемых продуктивных пластов. В целом же строительство многоствольной скважины на залежи позволяет добраться до разобщенных зон коллектора, содержащих нефть, обеспечить более эффективное управление разработкой месторождения и избежать преждевременного обводнения, сэкономить на капзатратах на бурение. В «Газпром нефти» технологию многоствольного бурения начали осваивать в 2011 году. В 2012 году было пробурено пять таких скважин, а уже два года спустя этот показатель увеличился в шесть раз.

Роторные управляемые системы

Бурение скважин со сложной траекторией ствола требует особого подхода. Сегодня эти задачи решаются благодаря применению новых технологий, таких как роторные управляемые системы (РУС). Как и при любом роторном бурении, в случае использования РУС вращается вся бурильная колонна. Возвращение к идее роторного бурения было обусловлено тем фактом, что при проходке скважины с помощью погружного двигателя бурильная колонна не всегда вращается, буровой раствор застаивается в скважине, очистка скважины ухудшается, и в результате учащается количество прихватов оборудования. При бурении сложных горизонтальных скважин такое положение вещей может стать критическим.

Роторные управляемые системы решают проблемы традиционного роторного турбинного бурения. Чтобы уменьшить затраты энергии на трение колонны бурильных труб, применяют специальные растворы с высокими смазочными характеристиками. Изменен и принцип искривления скважины. При обычном роторном бурении отклонение бурильного инструмента от вертикали возможно только после прекращения вращения колонны и запуска погружного двигателя. При использовании РУС отклоняющее усилие на долото создается прямо в процессе вращения колонны, а управление отклоняющим блоком происходит с поверхности. В итоге технология позволяет свести к минимуму риск возникновения прихвата инструмента в скважине, повысить скорость проходки и качество ствола, улучшить очистку ствола от шлама, уменьшить его извилистость, снизить скручивающие и осевые нагрузки.

Сегодня РУС успешно применяются в «Газпром нефти». Первые испытания импортных систем прошли в «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегазе» еще в 2012 году. Тогда технология успешно зарекомендовала себя, хотя в качестве существенного недостатка специалисты отмечали отсутствие отечественных аналогов и, соответственно, дороговизну западного оборудования. В этом году в Ноябрьске при содействии специалистов «Газпромнефть НТЦ» впервые испытали роторную управляемую систему российского производства.

Буровая механика

Буровая вышка — один из главных символов нефтяной промышленности. Однако сама по себе вышка — лишь несложная конструкция, позволяющая удерживать бурильную колонну, а также поднимать и опускать в скважину бурильные и обсадные трубы. Для этого на вышке монтируются разнообразные приспособления: буровая лебедка, автомат спуска-подъема труб, талевая система, ротор и др.

Бурильная колонна — это собранный из бурильных труб ступенчатый полый вал, на конце которого находится породоразрушающий инструмент — долото. Первая труба колонны соединена с вертлюгом, подвешенным в верхней части буровой вышки, на нее передается вращение от электрического привода буровой установки. Бурильная колонна своим весом создает нагрузку на долото, которое вгрызается в породу. При роторном бурении колонна (а вместе с ней и долото) вращается с частотой 100–120 об./мин. При бурении с погружным двигателем энергия потока бурового раствора заставляет вращаться долото, и в зависимости от конструкции забойного двигателя скорость вращения может варьироваться от 40 до 1200 об./мин. У турбобуров скорость вращения — 400–2500 об./мин. Во всех случаях поток жидкости выносит на поверхность обломки породы (шлам).

Бурильные трубы, как правило, имеют длину 12,5 м и диаметр 33,5–168 мм. Между собой они соединяются бурильными замками. Две-три свинченные вместе трубы образуют свечу. По мере углубления скважины свечи навинчивают друг за другом. Для борьбы с неконтролируемым искривлением скважины применяют утяжеленные бурильные трубы.

Кроме того, комплекс бурового оборудования включает силовой блок из нескольких двигателей, которые приводят в действие ротор и подъемную лебедку, насосный блок для промывки ствола скважины, а также циркуляционную систему, состоящую из нескольких емкостей для хранения бурового раствора, блока приготовления и регулирования его свойств, перемешивателей, блока очистки.

Сила раствора

На каждые 1000 м ствола скважины приходится 50–80 тонн измельченной породы, которые необходимо извлекать на поверхность. Когда-то ее просто вычерпывали при помощи специальных приспособлений, что занимало довольно много времени.

Идею очищать ствол скважины от осколков разрушенной породы потоком жидкости предложил французский инженер Фловиль в 1833 году. С тех пор технология остается в своей основе неизменной: в процессе бурения насос постоянно закачивает в скважину специальный, чаще всего глинистый раствор. Он не только вымывает породу — с помощью раствора охлаждается инструмент, укрепляются стенки скважины, вращается вал гидравлического двигателя, а также создается давление на пласт, не давая пластовой жидкости вырваться раньше времени наружу.

Состав бурового раствора подбирается индивидуально для каждого месторождения и скважины исходя из условий бурения. Помимо глинистых растворов используются биополимерные, эмульсионные, аэрированные, в некоторых случаях даже нефть и природный газ. На скважину глубиной 1000 м надо заготовить не менее 100 м³ раствора.

В некоторых случаях, например, когда скважина проходит через породы с высокой пористостью и проницаемостью, раствор начинает просачиваться в пласты. Иногда его выход на поверхность и вовсе прекращается. Чтобы справиться с поглощением бурового раствора, в его состав добавляют различные компоненты, такие как асбест, слюда, древесные опилки, целлофан, известь или даже рисовая шелуха.

Между пластом и поверхностью

Скважина — это узкий цилиндрический канал, соединяющий пласт-коллектор с поверхностью земли. Верхняя часть скважины называется устьем, дно — забоем, а выработка между ними — стволом. Для разобщения пластов, предотвращения обвалов стенок, поглощений бурового раствора и проникновения в скважину флюидов в нее опускают обсадные трубы. Как правило, процесс этот происходит поэтапно: сначала скважину бурят до определенной глубины, затем устанавливают обсадные трубы, после чего продолжают бурение долотом меньшего диаметра. Пространство между обсадной колонной и стенками скважины заполняется цементным раствором (тампонаж), образующим цементный стакан, который предотвращает заколонные перетоки.

Скважины бывают вертикальными или наклонными, а также могут иметь различные искривления, возникающие из-за естественных причин или созданные намеренно — чтобы обойти какое-то препятствие (соляной купол, зону обвала или катастрофического поглощения бурового раствора, водоем, населенный пункт, особо охраняемую территорию, бурение на которой запрещено) или захватить более значительный участок продуктивного пласта. В последнем случае часто бурятся горизонтальные скважины. Это наклонные скважины, которые постепенно искривляются и уже в самом продуктивном пласте переходят в горизонтальную плоскость. Наличие горизонтального участка позволяет повысить коэффициент извлечения нефти. Для заданного искривления ствола скважины применяются специальные инструменты: отклонители, укороченные турбобуры, специальные переводники, забойные телеметрические системы.

Скважины, как правило, располагают кустами. В этом случае устья нескольких наклонно-направленных скважин группируются на близком расстоянии друг от друга на общей ограниченной площадке. Сами же скважины вскрывают нефтяной пласт в разных точках, местоположение которых просчитывается заранее. В настоящее время большинство эксплуатационных скважин бурится кустовым способом. Это дает возможность сократить время на монтаж вышки, снизить затраты на строительство трубопроводов, линий электропередач и другой инфраструктуры.

Особые обстоятельства

Легкодоступных запасов углеводородов в мире становится все меньше, поэтому нефтяники вынуждены разрабатывать месторождения на новых территориях, в совершенно новых внешних условиях. Например, в море. Хотя общий принцип бурения на морских месторождениях остается тем же, что и на суше, отличия все же есть.

Вариантов шельфовой добычи несколько. На небольших глубинах бурение часто ведется с насыпных островов, как это происходило, например, на Каспии, где разработка морских месторождений началась еще в 1940-х годах. Затем для этих целей стали строить стационарные платформы — первая в мире морская нефтяная платформа, Нефтяные Камни, была построена также в Каспийском море на металлических эстакадах в 1949 году в 40 км от Апшеронского полуострова. К платформам такого типа можно отнести и первую в российской Арктике нефтедобывающую платформу «Приразломная», закрепленную на дне Печерского моря.

На больших глубинах работают плавучие буровые установки, которые классифицируют по способу установки над скважиной, выделяя две основные группы: опирающиеся при бурении на морское дно и работающие в плавучем состоянии. К первой группе относят плавучие буровые установки самоподъемного и погружного типов, а ко второй — полупогружные буровые установки и буровые суда.

При бурении скважин на море приходится предпринимать особые меры безопасности и использовать оборудование, в котором наземные бурильщики просто не нуждаются. К примеру, так называемый райзер — колонну стальных труб с толщиной стенок около 20 мм, тянущуюся от судна или буровой платформы до дна. Это необходимо, чтобы предохранить буровой инструмент от воздействия окружающей среды и защитить океан от загрязнения нефтепродуктами.

С особыми сложностями может быть связано и бурение в зоне вечной мерзлоты. В верхней части геологического разреза многих северных районов (Сибирь, Аляска, Канада и др.) залегает толща многолетнемерзлых пород, мощность которой иногда превышает 500 м. В ее состав могут входить пески, галечники и другие породы, единственный цементирующий материал для которых — лед. За счет более высокой температуры бурового раствора, твердеющего цемента или добываемой нефти лед оттаивает, вызывая оседание толщи пород и заклинивания бурового инструмента. Чтобы избежать аварий, в таких случаях приходится постоянно поддерживать отрицательную температуру стенок скважины.

Геонавигация в бурении

В 2012 году в «Газпром нефти» было принято решение о создании Центра геологического сопровождения строительства скважин. Главная задача для специалистов центра — проектирование горизонтального участка скважины в максимально продуктивном участке пласта, отслеживание процесса ее бурения — и в случае необходимости корректировка ее траектории. Основной рабочий инструмент — лучшие современные программы для обработки данных и оборудование для геонавигации.

Процесс геонавигации заключается в оперативном получении информации о геологической модели месторождения по мере бурения и корректировке траектории скважины в соответствии с ней. Современные телекоммуникационные технологии позволяют передавать данные на Большую землю в реальном времени. Свежая информация отображается на имеющейся геологической модели месторождения. Фактические данные сравниваются с проектными, анализируются, и, если нужно, траектория скважины корректируется таким образом, чтобы попасть в намеченную зону нефтенасыщенного коллектора. Затем, с поступлением новой информации, цикл повторяется, обеспечивая непрерывный контроль бурения.

Для эффективной геонавигации используются передовые технологии исследования скважин во время бурения LWD (logging while drilling — каротаж в процессе бурения). В отличие от стандартных методов ГИС (геофизические исследования скважин) онлайн-каротаж LWD позволяет значительно экономить время на исследованиях, а в конечном итоге — на освоении всего пласта. Применяемый в процессе бурения азимутальный нейтронно-плотностной и азимутальный боковой каротаж высокого разрешения дает возможность более корректно оценивать состав и свойства пласта.

Разрушитель пород

Буровые долота можно разделить по типу конструкции на шарошечные и лопастные. Название «долото» историческое, оно сохранилось с тех пор, когда скважины строили ударным способом. Сегодня все долота вращаются при бурении.

Еще 15 лет назад шарошечные долота считались универсальными, их применяли для бурения нефтяных и газовых скважин, для разбуривания пород любой твердости. Однако даже для самых высокопрочных шарошечных долот длина проходки не превышает 50–100 м, после чего их нужно заменять. Поэтому сегодня практически повсеместно используются лопастные PDC-долота (polycrystalline diamond bits) с разрушающими породу поликристаллическими алмазными зернами. Эти долота обладают очень высокой износостойкостью и могут пройти без замены до нескольких километров породы.

Ручное ударное бурение - сеть водоснабжения в сельской местности

Описание: Ударное бурение (также известное как канатный инструмент) - это попеременное разрушение пласта и очистка ствола скважины. Ударное бурение часто проводится с использованием различных инструментов - например, долота для разлома, за которым следует желонка для удаления грунта. Существуют также инструменты для резки глины, которые могут как разрезать, так и удалять остатки. Буровые инструменты и грузы (называемые колонной инструментов) подвешиваются на веревке или стальном тросе и совершают возвратно-поступательное движение с ходом от 1 до 3 м.Обычно в скважину добавляют небольшое количество воды, чтобы помочь разрыхлить пласт. Часто необходимо покрыть отверстие временным стальным кожухом, чтобы предотвратить обрушение.

Возможности: В принципе, ударное бурение подходит для большинства грунтовых условий, но в твердых породах продвижение может быть очень медленным. Из-за ограниченных энергозатрат при ручном перкуссии прогресс значительно медленнее, чем при обычном (механизированном) ударном бурении. Если используется временная обсадная колонна, потребуется значительное время и подходящие инструменты, чтобы вбить ее в землю и удалить.Возможны глубины от 20 до 30 м, если не требуется временная обсадная колонна, в противном случае предел составляет около 15 м.

Местоположение : Зимбабве, Танзания, Либерия, Нигер, Нигерия, Чад, Гана, Центральная Америка.

Наличие: Ручная перкуссия сегодня не используется. Тем не менее, есть некоторые случаи механизированного ударного воздействия, и его принципы используются наряду с другими методами, такими как шлам, или были интегрированы в другие комбинированные методы ручного бурения, такие как ротационное бурение и бурение с помощью ударов.

Документация:

Картер, Р. К. (2005) Технологии бурения с использованием человека. Обзор технологий бурения с использованием энергии человека для строительства неглубоких колодцев малого диаметра, для бытового и сельскохозяйственного водоснабжения, Колледж Силсо, Университет Крэнфилд, Бедфордшир, Великобритания

KOEGEL, R. (1985) Self Help Wells , Бумага ФАО по ирригации и дренажу, ФАО, Рим. ISBN 92-5-100398-X [html-версия]

МИССЕН, К. (2007).Источник Африки.

Инструмент для бурения с кабелем - Water Finder

Разработанный китайцами ударный метод канатного инструмента был самым ранним методом бурения и непрерывно использовался около 4000 лет. Используя инструменты, сделанные из бамбука, ранние китайцы могли пробурить скважины на глубину до 3000 футов, хотя на строительство уходило от двух до трех поколений. Буровые станки с кабельным инструментом, также называемые ударными или буровыми установками, работают, многократно поднимая и опуская тяжелую колонну буровых инструментов в ствол скважины.Буровое долото разрушает или раздробляет консолидированную породу на мелкие фрагменты, тогда как долото в первую очередь разрыхляет материал при бурении рыхлых пород. В обоих случаях возвратно-поступательное действие инструментов приводит к смешиванию раздробленных или разрыхленных частиц с водой с образованием суспензии или ила на забое скважины. Если в пласте мало или совсем нет воды, добавляют воду для образования суспензии. По мере бурения увеличивается накопление шлама, что в конечном итоге снижает воздействие инструментов.Когда скорость проникновения становится неприемлемой, пульпа удаляется из скважины через определенные промежутки времени с помощью песчаного насоса или желонки.

Полная колонна бурового оборудования с кабельным инструментом состоит из пяти компонентов: бурового долота, буровой штанги, бурильных губок, поворотной муфты и кабеля. Каждый компонент выполняет важную функцию процесса сверления. Инструмент для троса обычно массивный и тяжелый, чтобы раздавливать и смешивать все типы материалов. Буровая штанга придает долоту дополнительный вес, а ее длина помогает поддерживать прямое отверстие при бурении в твердых породах.

Яс для бурения состоит из пары соединенных между собой термообработанных стальных стержней. Когда долото застряло, большую часть времени его можно освободить ударами свободно скользящих ящиков снизу вверх. Это основная функция буровых ясов; за исключением необычных обстоятельств, они не служат никакой цели в самой операции бурения. Ход буровых ясов составляет от 9 до 18 дюймов, что отличает их от рыболовных ясов с ходом от 18 до 36 дюймов и более.

Поворотное гнездо соединяет набор инструментов с кабелем; кроме того, вес патрубка передает часть восходящей энергии к банкам, когда их использование становится необходимым.Гнездо передает вращение кабеля на колонну инструментов и долото, так что порода прорезается при каждом спуске вниз, тем самым обеспечивая прорезание круглой прямой скважины. Элементы инструментальной колонны соединяются винтами с правыми резьбовыми замками стандартной конструкции и размеров API.

Проволочный трос, который несет и вращает буровой инструмент, называется буровой линией. Это кабель левой свивки от 5/8 до 1 дюйма, который скручивает замковое соединение при каждом ходе вверх, чтобы предотвратить его откручивание.Буровая леска опускается над коронным щитом наверху мачты, вниз к забивному шкиву на балансирной балке, к пяточному шкиву, а затем к стороне рабочей линии барабана. Барабаны обычно устанавливаются с разделителем на барабане для обеспечения стороны рабочей линии и стороны линии хранения.

Бункеры, используемые для удаления ила или каменного шлама, состоят из трубы с обратным клапаном на дне. Клапан может иметь плоскую форму или форму шара и язычка, называемую дротиковым клапаном.Ручка с дужкой в ​​верхней части этого инструмента прикрепляется к тросу, который называется песочной линией. Песчаный канат проходит через отдельный шкив в верхней части мачты и спускается к катушке песчаного каната. Диаметр песчаной линии может варьироваться в зависимости от ожидаемых нагрузок.

Другой тип желонки называется песочный насос или всасывающий желонка. Желонка заполнена плунжером, так что движение плунжера вверх приводит к возникновению вакуума, который открывает клапан и засасывает песок или стружку навозной жижи в насосно-компрессорные трубы.Песочный насос может иметь долото, но чаще при бурении водяных скважин имеет плоское днище с клапаном плоского типа. Некоторые желонки с песчаными насосами имеют плоское дно для выпуска шлама.

Характеристика бурения вверх и вниз канатно-инструментального станка передается буровому канату и буровым инструментам с помощью шагающей балки. Шагающая балка поворачивается на одном конце, а ее внешний конец, на котором установлен шкив для бурового каната, перемещается вверх и вниз с помощью одного питтмана, соединенного с коленчатым валом.Вертикальный ход балансира и, следовательно, бурового инструмента можно изменять, регулируя положение штифта Питмана или зубчатого колеса и соединения оборудования с балансиром. Число ходов в минуту можно изменять, изменяя скорость приводного вала. Зубчатая передача приводится в движение шестерней, установленной на муфте. Эта муфта, фрикционный привод для песчаной линии (только на небольших станках с канатным инструментом) и ведущая шестерня для барабана бурового каната установлены на одном узле приводного вала.

Другой барабан, называемый реальным кожухом, часто добавляется к базовой сборке машины. Настоящая обсадная колонна способна сильно тянуть третий кабель - обсадную трубу. Этот кабель используется для перемещения труб, инструментов и насосов, а также для других тяжелых подъемов. Его можно использовать для натягивания колонны обсадных труб, когда кабель укреплен блоками, чтобы образовать две, три или четыре части. Может потребоваться усиление вышки с помощью жесткой опоры для использования максимального усилия, которое может быть приложено.

Еще одно широко используемое подмышечное хост-устройство на станке для обработки кабеля называется кошачьей головой. Использование этого барабана требует, чтобы тяжелый трос манильского каната переносился на отдельном шкиве в верхней части вышки. Эта линия может использоваться для перемещения легких грузов и попеременного подъема и опускания инструментов, таких как приводной блок или отбойник, которые используются для привода или подъема обсадной колонны. Синтетические веревки, сделанные из нейлона или дакрона, значительно прочнее, чем манильские веревки, но они не устойчивы к истиранию или нагреванию и поэтому не могут использоваться с кошачьей головой.На голову кошки наматывают два-три незакрепленных витка свободного конца веревки. Когда голова кошки вращается, на свободном конце веревки просверливаются отверстия, в результате чего катушка затягивается и цепляется за кошку. Это увеличивает нагрузку на другом конце веревки. Когда бурильщик снижает тянущее давление на канат, трение между канатом и вращающейся кошачьей головкой уменьшается, и нагрузка опускается с контролируемой скоростью. У кошки есть живой барабан, то есть таких, которые бы ни включались, ни отключались во время использования.

Каждый канатно-инструментальный станок имеет определенные независимые ограничения по глубине и диаметру отверстия. Например, если отверстие относительно небольшого диаметра, его можно просверлить на относительно большую глубину. В скважинах большого диаметра вес бурильной колонны и кабеля может стать настолько большим, что машина не сможет работать, тем самым исключив глубину скважины при начальном диаметре. Обрушивающиеся образования могут дополнительно ограничивать эффективную глубину для обсадной колонны большого диаметра, потому что между обсадной колонной и стенкой ствола скважины возникает значительное трение во время забивки обсадной колонны.Во многих случаях размер обсадной колонны постепенно уменьшается по мере углубления отверстия, тем самым уменьшая трение, а также вес бурового инструмента. Трение между стенкой ствола скважины и обсадной колонной может быть уменьшено путем добавления суспензии бурового раствора вокруг внешней стороны обсадной колонны во время забивки. Это небольшое количество суспензии также снизит энергию, необходимую для оттягивания обсадной колонны, чтобы обнажить экраны, установленные внутри обсадной колонны. При бурении водяных скважин глубина установки канатных инструментов составляет от 300 до 5000 футов.

Движение кабеля к станку при сверлении должно быть синхронизировано с падением инструментов под действием силы тяжести для эффективного проникновения. Несколько факторов (толщина шлама в стволе скважины, изгиб в кабеле, выравнивание ствола и выступающие камни в стволе скважины) могут помешать свободному падению под действием силы тяжести, и бурильщик должен отрегулировать движение и скорость машины в соответствии с вертикальным движением. инструментов. Эффективное бурение достигается, когда частота вращения двигателя синхронизируется с падением инструментов и напряжением троса, при этом необходимое количество троса расходуется для поддержания правильной подачи долота.Долото должно ударить дном отверстия на крайнем пределе упругости троса и сразу же щелкнуть вверх, чтобы долото нанесло резкий удар по грунту. Это требует некоторой упругости и эластичности, а также троса и некоторых частей механизма буровой установки. Эластичный демпфер или амортизатор обычно устанавливают в крепление коронного корабля бурового каната, чтобы обеспечить часть этой упругости в системе. Амортизатор сжимается, когда шагающая балка завершает свой ход вверх и начинает тянуть за трос.Затем натяжение троса достигает максимума, потому что инструменты все еще движутся вниз. Отскок амортизаторов помогает резко поднять инструмент после удара о дно. Задача состоит в том, чтобы придать инструментам характерный удар в конце хода, необходимый для быстрого бурения. На поверхности будет казаться, что кабель постоянно находится в напряжении. При правильном выполнении этот метод позволяет сэкономить электроэнергию и увеличить скорость сверления. Амортизатор также гасит вибрацию, возникающую при ударе сверла о дно отверстия, он защищает Derek и остальную часть машины от сильных ударных нагрузок.

Бурение консолидированных пластов

Большинство скважин, заканчивавшихся в консолидированных пластах методом кабельного инструмента, пробурены открытым стволом, то есть во время части или всей операции бурения обсадная труба не используется. При бурении в уплотненной породе долото для канатного инструмента по сути является дробилкой. Его производительность зависит от энергии, которую он может передать на забой скважины при сохранении правильного бурового движения. Факторы, влияющие на скорость или эффективность бурения: сопротивление породы, падение структуры породы, вес буровых инструментов, длина хода, количество ходов в минуту, диаметр, резкость и форма, зазор между колонной инструментов и отверстие, а также плотность и глубина суспензии аккумулятора.Каждый бурильщик полагается на рекомендации производителя бурового станка по этим факторам и дополняет эти базовые знания на основе личного опыта.

Бурение неконсолидированных пластов

Бурение рыхлых пород отличается от бурения в твердых породах двумя способами. Во-первых, при углублении скважины труба или обсадная колонна должны следовать за буровым долотом, чтобы предотвратить обрушение и сохранить ствол скважины открытым. Обычно забивка обсадной колонны выполняется аналогично забивке сваи.Во-вторых, бурение долота в основном представляет собой процесс разрыхления и перемешивания. Фактическое дробление не имеет большого значения, за исключением случаев, когда встречается большой камень или валун.

Башмак привода из закаленной и отпущенной стали прикреплен к нижнему концу обсадной колонны, чтобы предотвратить повреждение нижней части обсадной колонны при ее спуске. Для работы с трубным приводом на верхнюю часть обсадной колонны устанавливается приводная головка, которая служит опорой и защищает верхнюю часть обсадной колонны. Приводные зажимы, изготовленные из толстой стальной поковки, состоящей из половинок, прикреплены к квадрату в верхней части буровой штанги. Приводные зажимы действуют как поверхность молотка, а инструменты обеспечивают вес для забивания трубы. Инструменты поднимаются и опускаются за счет действия сверлильного станка.

Обычная процедура - сначала забить обсадную колонну на расстояние от 3 до 10 футов. Затем материал и обсадная труба смешиваются с водой с помощью бурового долота с образованием суспензии. Большая часть суспензии выкачивается, и труба снова забивается.Каждый раз при очистке обсадной колонны необходимо добавлять больше воды, если ее не обнаруживают в пробуренном пласте. В некоторых случаях скважина пробуривается на 3–6 футов ниже обсадной колонны, затем обсадная труба опускается до ненарушенного материала и бурение возобновляется. Операции забивки, бурения и разгрузки повторяются до тех пор, пока обсадная труба не окажется на желаемой глубине.

Когда трение на внешней стороне обсадной колонны увеличивается до такой степени, что обсадная колонна не может быть продвинута на более глубокую глубину или дальнейшая забивка может повредить ее, колонна обсадных труб меньшего размера вставляется внутрь первой.Затем бурение продолжается внутри меньшей обсадной колонны. Таким образом, диаметр колодца уменьшается. В некоторых случаях для достижения желаемой глубины может потребоваться два или три сокращения. Если ожидаются проблемы с трением, обсадная колонна и верхняя часть ствола скважины должны быть на один или два размера больше диаметра, указанного для заканчивания скважины.

При вскрытии большинства рыхлых пластов забивка обсадной колонны занимает столько же времени, сколько и собственно бурение и отбойка.Физическая природа глины, ила, песка, гравия и мергеля сильно влияет на скорость забивки обсадных труб. Наилучший приводной вес и режим скольжения определяются исходя из опыта работы в данной местности.

В некоторых операциях с канатным инструментом обсадная труба вообще не забивается, а вдавливается в землю гидравлическими домкратами во время бурения и подъема. Корпус также можно оттянуть с помощью домкратов. Сразу видны несколько преимуществ этого метода. Бурение происходит быстро, потому что нет необходимости останавливать бурение и поднимать трубу для забивки трубы.Поскольку давление загрузки постоянно поддерживается на обсадной колонне во время бурения и разгрузки, обрушение и чрезмерная выемка грунта сводятся к минимуму. Возможно, наиболее важным является предотвращение сотрясений при обычных процедурах вождения, которые уплотняют песчано-гравийные образования около обсадной колонны и вызывают чрезмерное трение. 16-дюймовая обсадная колонна была поднята гидравлическим домкратом на глубину до тысячи футов в рыхлых пластах, а затем отодвинута на 150 футов, чтобы обнажить экран. В этом случае домкраты обеспечивали подъемную силу более 500 000 фунтов.

При бурении на мелководных песках обсадная колонна может следовать за долотом вниз без забивки. В этих местах обсадную колонну, возможно, придется удерживать, чтобы предотвратить слишком быстрое опускание и поддерживать хорошее самочувствие. Кроме того, эти пласты можно пробурить быстрее, используя желонку песчаного насоса (всасывающую желонку), чтобы удалить песок без долота. В Аргентине, недалеко от Буэнос-Айреса, с использованием этого метода была установлена ​​временная или надводная обсадная колонна на глубину до 200 футов.

Другой метод бурения, называемый методом открытого ствола или обратного кабеля, использовался много лет в Японии и недавно был использован в западных Соединенных Штатах.Когда ствол скважины заполнен водой или буровым раствором, внутри обсадной колонны работают тяжелые песчаные насосы или желонки для прорезания ствола скважины. Таким образом можно просверливать отверстия диаметром до 24 дюймов с булыжником до 12 дюймов. С помощью этого метода были пробурены оросительные колодцы большого диаметра на глубину до 100 футов и вскрылись в течение одного дня. В отдельных случаях можно пробурить всю открытую скважину даже в полностью рыхлых пластах, поскольку гидростатическое давление воды предотвращает обрушение стенок скважины.

Кабельный инструмент просуществовал тысячи лет, потому что он надежен для различных геологических условий. Это может быть лучший, а в некоторых случаях единственный метод для использования в крупных ледниковых тиллах, валунных отложениях или в сильно нарушенных, сломанных, трещиноватых или кавернозных пластах горных пород. В ситуациях, когда водоносные горизонты малы, а выходы низкие, работа с кабельным инструментом позволяет идентифицировать зоны, которые могут быть упущены из виду другими методами бурения.

Метод кабельного инструмента дает следующие преимущества:

  1. Буровые установки относительно недорогие.
  2. Буровые установки просты по конструкции и требуют небольшого сложного обслуживания.
  3. Машины имеют низкие энергозатраты.
  4. Скважина стабилизируется на протяжении всей операции бурения.
  5. Извлечение надежных образцов возможно с любой глубины, если не возникают условия пучения.
  6. Скважины можно пробурить в местах, где имеется небольшое количество подпиточной воды.
  7. Скважины можно построить с небольшой вероятностью загрязнения.
  8. Бурильщик поддерживает тесный контакт с процессом бурения и встречающимися материалами, держа руку на буровом канале.
  9. Обычно для работы с буровой установкой требуется только один человек, хотя помощник обычно может помочь.
  10. Из-за размера машины могут работать в более пересеченной, труднодоступной местности или в других местах с ограниченным пространством.
  11. Буровые установки могут работать во всех температурных режимах.
  12. Скважины можно пробурить в пластах, где потеря циркуляции является проблемой.
  13. Скважины можно построить в любое время, чтобы определить приблизительный дебит на этой глубине.

Некоторые недостатки метода кабельного инструмента включают следующее:

  1. Скорость проникновения относительно низкая.
  2. Стоимость обсадных труб обычно выше, поскольку могут потребоваться более толстые стенки или обсадные трубы большего диаметра.
  3. Вытягивание длинных колонн обсадных труб в некоторых геологических условиях может оказаться затруднительным, если не имеется специального оборудования.

Другие методы бурения были разработаны из-за некоторых унаследованных недостатков метода канатного инструмента, потому что метод часто медленный, каждый трейлер с канатным инструментом может выполнить только ограниченное количество скважин в год, несмотря на высокую эффективность работы.Во времена высокого спроса со стороны клиентов буровая установка может быть не в состоянии взять на себя много нового бизнеса без добавления новых машин, и расходы, которые долгосрочная экономика бизнеса может не допустить. Кроме того, могут отсутствовать бурильщики, имеющие опыт работы с буровыми установками для кабельных инструментов.

Алмазное корончатое, роторное и ударное бурение - в чем разница?

Вы не поверите, но есть лучшие способы проникнуть в землю, чем научить вашего золотистого ретривера копать по команде. Закапывание в ядре земли стало проще благодаря нововведениям в буровых установках, но когда вы спрашиваете, насколько глубоко? Вам нужно будет понять разницу между механизмами сверления.

Со стороны буровые установки - загадка. Существует неопределенное количество аббревиатур и отраслевого жаргона, так что вы можете испытать ностальгию по школьному Шекспиру. Но с небольшим руководством понять это не так уж и сложно. Только не ждите, что чтение о буровых механизмах будет таким же увлекательным, как Deepwater Horizon.

На данный момент нам удалось пробурить землю на глубину около 12 километров. Это связано с тем, что буровые долота и установки постоянно развиваются, чтобы соответствовать конкретным задачам и адаптироваться к новым технологиям.Из этих приспособлений три буровых механизма стали преобладающими для бурения слоев отложений. Это алмазное корончатое сверло, воздушно-ударное сверло и роторное сверло. Все три этих буровых механизма уникальны по своей полезности.

Ударное бурение

Ударное бурение - самый эффективный способ пробивать мелкие, но точные отверстия в земной коре. Этот механизм идеально подходит для бурения взрывных скважин в карьерах и шахтах или для отверстий под анкеры в строительстве.Для отверстий глубиной около 40-50 м лучше всего подойдет ударная дрель. Хотя эту технику можно использовать и для рытья скважин глубиной до 300 метров.

Ударная дрель работает путем многократного подъема и опускания большого молотка в скважину, каждый раз удаляя слой осадка. Молоток обычно изготавливается из закаленной стали с использованием твердого сплава на долоте. Долото часто имеет форму долота и, в зависимости от метода ударного бурения, может вращаться каждый раз, когда его опускают в отверстие.Этот молот будет прикреплен к системе тросов с питанием, которые поднимают и опускают долото.

Кредит изображения: www.wellspringafrica.org

Эта техника существовала на протяжении веков. Раньше для этого требовалось изрядное количество ручного труда, а в некоторых странах третьего мира он все еще требуется. Ручной предшественник ударного бурения на тросе или канате работает на спине рабочих. Команда потянет за веревку, прикрепленную к молотку (весом 65–125 фунтов), а затем отпустит, бросив коронку на слой отложений ниже, прежде чем снова поднять молот.

Этот метод до сих пор используется для достижения воды в некоторых африканских странах. При ручном ударном бурении вода используется для создания бурового раствора в приямке скважины. Затем в колодец опускается полая труба, улавливающая ил. Затем эту трубку поднимают на поверхность и очищают. При пневмоударном бурении молот приводится в движение сжатым воздухом, а щебень очищается воздухом, возвращающимся на поверхность.

Изображение предоставлено: www.bauerpileco.com

Роторное бурение

Роторная дрель - это еще одна конструкция дрели, которая существует со времен B.C. Ранние конструкции роторного сверла были грубыми, некоторые из них включали мул, снабженный буровым устройством, которое могло вращаться, когда мул ходит по кругу. Однако именно человек эпохи Возрождения Леонардо да Винчи заложил основу для роторных дрелей, которые мы используем сегодня.

Современные дрели требуют для работы другого вида задницы. Эти буровые механизмы будут использовать острое вращательное сверло, сделанное из алмаза или карбида, чтобы пробиться в землю. При вращении долото удаляет осадок, погружаясь в скалу острым концом и зазубренными сторонами.

Почему он стал таким распространенным?

Этот тип бурового станка получил широкое распространение в строительной и горнодобывающей промышленности из-за низкой стоимости эксплуатации и способности копать аккуратные глубокие ямы. В отличие от ударных молотков, поворотные насадки имеют одинаковую длину. В этом случае вырытые ямы могут быть меньшего диаметра. Эти долота изменили нефтяную промышленность, предложив альтернативу все более неустойчивым ударным буровым станкам, которые постоянно вызывали нефтяные пожары или извержения при попадании в нефтяные скважины высокого давления.Эти сверла обычно используются для направленного бурения при добыче нефти или газа.

Буровая установка работает с подъемным, вращающимся и циркуляционным оборудованием. Эти отдельные функции поднимают насадку, вращают ее, охлаждают и смазывают. Они приводятся в действие пневматическим или электрическим двигателем с высоким крутящим моментом. Создаваемый колодец также укреплен металлическим литьем сверл. Позже он усилен более прочными отливками, вставленными вспомогательной лебедкой.

Поскольку перфоратор может быть установлен на грузовике и легко перемещен с места на место, он обладает невероятной универсальностью.Более крупные фиксированные установки чаще используются для глубоких вещей, вроде тех вещей, которые Аарон Экхарт искал в The Core. Эти установки, хотя и не могут достичь центра земли, выкладываются на полную, зарывшись на глубину до 6000 метров в стандартной комплектации.

Алмазное бурение

Алмазное колонковое бурение более точное, чем его ответвления земляного закапывания. Там, где механизмы роторного и ударного сверла откалывают или раздавливают землю под инструментами, корончатое сверло способно аккуратно вытащить скалу из земли (на картинке вытаскивает занозу из пальца ноги).Это ядро ​​земли затем используется геологами для проведения минералогических, структурных и петрологических исследований. Проще говоря, он сообщает им, сидят ли они на закопанном золотом руднике.

Для колонкового бурения используется круглая коронка из алмазов, добавленных в полую металлическую матрицу. Металл будет медленно изнашиваться от сверления, позволяя обнажить алмазы внутри сверла. Это позволяет буровой установке проходить сквозь самые твердые горные породы. Как только буровое долото достигнет желаемой глубины, проводное устройство извлечет землю внутри трубы.В алмазном корончатом сверле вода в бурильной трубе используется для отвода тепла, вызванного трением. Это также снижает износ коронки.

Этот механизм не используется для того, чтобы просто проделать отверстие. Алмазное колонковое бурение важно для геологического анализа. Изучая извлеченный керн, геолог может определить взаимосвязь между слоями горной породы и изучить состояние земли в зонах разломов. Этот метод используется в продвинутых исследованиях землетрясений и позволяет извлекать участки земли на глубине до 300 метров и диаметром 85 мм.

Кабельный инструмент для бурения - Нефтегазовая инженерия

4.1 Введение

Первая нефтяная скважина в США была пробурена с помощью тросовых инструментов в 1859 году на глубину 65 футов. Это был исторический колодец Дрейка, расположенный недалеко от Титусвилля, штат Пенсильвания; ему приписывают начало американской нефтяной промышленности. Однако метод бурения с использованием тросового инструмента (также называемый перфорированным или ударным) не зародился в этой стране, но считается, что его первыми применили первые китайцы при бурении скважин с рассолом.1

В этом методе бурение осуществляется за счет удара стального долота, который попеременно поднимается стальным тросом и позволяет ему упасть, нанося резкие, последовательные удары по дну скважины. Этот принцип тот же, что и при просверливании бетона с помощью пневмоударника или при забивании гвоздя через доску.

Первоначальный ударный буровой аппарат состоял из пружинного стержня, закрепленного в земле под углом, с буровым наконечником, подвешенным к свободному концу на веревке.Чтобы придать долоту необходимое возвратно-поступательное движение, китайцы наняли несколько человек, которые поочередно прыгали на балку с пружинной опорой и спускались с нее. Многие ранние скважины для рассола в Соединенных Штатах были пробурены таким же образом, за исключением того, что пружинный столб был оборудован стременами, на которых два или три человека стояли и буквально сбивали колодец вниз.

По мере того, как начиналось бурение все более глубоких скважин, были предприняты усилия по совершенствованию бурового оборудования. Начали использоваться паровые двигатели; прогулочные балки заменили пружинный шест; стальные тросы заменили манильские тросы; и другие улучшения.Несмотря на то, что современный станок для канатных инструментов очень далек от древней китайской модели, изменения коснулись материалов и оборудования, так как основной принцип работы остался неизменным.

4.2 Оборудование и базовая техника

Чтобы обсудить оборудование и технику этого метода, мы обратимся к Рисунку 4.1, который показывает американский

Чтобы обсудить оборудование и технику этого метода, мы обратимся к рисунку 4.1, который показывает американский

Рис.4.1. Стандартный американский кабельный инструмент. После Брантли 2 любезно предоставлены AIME.

стандартный инструмент для троса. Хотя установки этого типа были почти полностью заменены более легкими и портативными моделями, стандартная установка по-прежнему является критерием ударного бурения.

4.21 Бурильная колонна

Бурильная колонна буровой установки состоит из долота, бурильной штанги, ясов и канатной муфты, позволяющей их прикреплять к буровой линии или кабелю. Основные части бурильной колонны

1.Буровое долото: тяжелый стальной стержень, обычно длиной от четырех до восьми футов, имеющий нижний или сверлильный конец, обработанный до различной степени остроты в зависимости от породы, которую предстоит пробурить. Более острые долота используются при бурении твердых пород, в то время как долота для мягких пород довольно тупые. Инструментальные насадки для троса изготавливаются различными производителями из высокоуглеродистых сталей и сталей из молибден-кремниевого сплава по разным моделям. Естественно, эти долота требуют частой заточки или правки, которые производятся либо на скважине бурильщиком и мастером, либо в ближайшей кузнечной мастерской.Две типичные насадки для кабельных инструментов показаны на Рисунке 4.2.

Рис. 4.2. Типичные биты для кабельного инструмента. Предоставлено Spang and Company. (A) Прямой регулярный узор. (B) Искаженная модель Матери Хаббарда.

(А) (В)

  1. 4.2. Типичные биты для кабельного инструмента. Предоставлено Spang and Company. (A) Прямой регулярный узор. (B) Искаженная модель Матери Хаббарда.
  2. Буровая штанга: цилиндрическая стальная штанга, обычно длиной от 10 до 20 футов, которая ввинчивается непосредственно над долотом. Его диаметр зависит от размера отверстия и желаемого веса.Назначение этого элемента - придать дополнительный вес для нисходящего бурового удара.
  3. Банки: тяжелые стальные звенья, телескопические друг в друге, как два звена в цепи. Их функция заключается в том, чтобы нанести резкий удар по инструментам вверх, вырвав их из мягких липких образований, и нанести чистый и резкий удар при сверлении. Ящики с длинным ходом и телескопическим действием от двух до шести футов часто используются при рыбалке (извлечение инструментов и т. Д., Потерянных или застрявших в яме).Буровые ясы обычно имеют ход менее одного фута и часто не используются при бурении твердых пород. Эта часть оборудования получила ласковое название «Jarheads», которое бурильщики часто называют своим аналогам с канатными инструментами.
  4. Замковые соединения: соединители для долота, бурильной штанги и т. Д. Они состоят из конических соединителей с крупной резьбой, обработанных на концах инструментов. Конструкция резьбы обеспечивает легкий ремонт, а необходимая герметичность достигается за счет посадки металла с металлом на плоских плечах соединения.Надлежащая герметичность этих соединений важна для предотвращения откручивания инструментов из-за сильных вибраций при бурении.

Буровая линия также является частью бурильной колонны, но для удобства она обсуждается в следующем разделе.

4.22 Буровые линии

Стандартная установка состоит из трех линий или кабелей, используемых для различных целей. Это буровая линия, песчаная линия и линия для телят или обсадных труб. Прежде чем обсуждать их отдельные функции, давайте взглянем на проводные линии в целом.

Стальной трос состоит из ряда проволочных прядей, спирально намотанных вокруг пенькового или независимого центра троса с одинаковой длиной свивки. Свитка - это длина каната, необходимая для того, чтобы отдельные пряди совершили один оборот g относительно центра, и далее указывается как правая, левая или ленговая свивка, как показано на рисунке 4.3.

Правое расположение, Lang lay

Рис. 4.3. Иллюстрация правого и левого, обычного и ленгового. Предоставлено API.8

Прямоугольник, Lang lay

Рис.4.3. Иллюстрация правого и левого, обычного и ленгового. Предоставлено API.8

QEE3Q

«X 1 * WARRINGTON С ВОЛОКНОМ УПЛОТНЕНИЕМ

6x1 * УПЛОТНЕНИЕ С ВОЛОКНОМ УПЛОТНЕНИЕМ

S X 1 * УПЛОТНЕНИЕ С НЕЗАВИСИМЫМ ПРОВОЛОКОННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ

6x1 * УПЛОТНЕНИЕ ВОЛОКНОМ КОББ

S X 1 * УПЛОТНЕНИЕ С НЕЗАВИСИМЫМ ПРОВОЛОЧНЫМ КАНАТОМ

НАПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПРОВОД

«X 11 С ВОЛОКОННЫМ ЯДРОМ

.

Была ли эта статья полезной?

Ударное бурение...Это утерянная техника? Обзор. | Конференция SPE по добыче нефти и газа пермского бассейна

Реферат

В этой статье представлен обзор преимуществ и характеристик скважинных ударных молотов. Развитие технологии бурения и широкое использование гибких насосно-компрессорных труб в сочетании с различными забойными двигателями побудили еще раз взглянуть на ударные буровые установки. Достижение скважин с очень большим вылетом и большим отходом от ствола также потребовало наличия механизма высокого осевого привода. Приведены потенциальные преимущества ударного сверлильного станка для будущих операций, подкрепленные характеристиками инструментов.Обсуждались диапазон использования и тесты инструментов различных производителей на протяжении многих лет. Разработанные и эксплуатируемые молотки прошли достаточное количество полевых работ, чтобы доказать надежность инструментов. Различные модели забойных пневмоударников можно отнести к категории инструментов первого поколения, которые включают разработки от ранних времен до разработки инструментов Bassinger. Широко обсуждаются инструменты второго поколения от пост-Бассинджера до последних разработок. Рассмотрены основной задействованный принцип и необходимость учитывать правильную форму волны напряжения для моделирования передачи энергии от ударного молота.

Введение

Прошли тысячелетия с тех пор, как на поверхность земли впервые проникли люди для удовлетворения своих нужд, которые не могли быть получены на поверхности земли. В развитии режущих станков есть несколько вех. Инструмент для кабеля был ранней формой проделывания отверстия путем разрезания камней ударом путем падения тяжелого молотка, прикрепленного к кабелю. Недостатками канатно-инструментального бурения были ограниченное количество ударов, малая скорость проходки (МСП) и слабая кабельная связь.Постепенно на смену канатно-инструментальному бурению пришел роторный метод бурения. Это привело к непрерывному взаимодействию породы и долота. Вес на долоте (WOB) был увеличен за счет увеличения количества утяжеленных бурильных труб над долотом. Непрерывная очистка ствола скважины с использованием бурового раствора или воздуха / газа в качестве циркулирующей среды способствовала улучшению состояния ствола скважины, а также охлаждению и смазке долота. Всемирное признание роторного метода и инструментов затруднило внедрение новых технологий в методы бурения.Недавнее увеличение использования горизонтальных скважин и, в частности, боковых стволов малого диаметра, привело к развитию бурения на гибких трубах. Поскольку в системе бурения на гибких трубах гибкие насосно-компрессорные трубы не могут вращаться, для бурения по существу требуется забойный двигатель. Несмотря на ускоряющиеся темпы усовершенствования забойных двигателей, эффективные двигатели для малых скважин по-прежнему недоступны.

Ударное бурение

Увеличение стоимости на фут при использовании обычных методов бурения и снижение эффективности, достигаемой вращательным бурением, потребовало пересмотра других способов резания горных пород.Это привело к идее ударного типа бурения. Слово «перкуссия» означает удар, столкновение или вибрационный шок, который является одной из самых мощных сил. Принцип использования энергии, генерируемой ударной нагрузкой, для разрезания скал привлек внимание исследователей в начале 1950-х годов. Принцип пришел в виде ударных дрелей и получил несколько названий, таких как забойный молот, ударный молот, ударное сверло, забойный молоток и т. Д.

4.Скважины малого диаметра

4. Скважины малого диаметра



4.1 Пробуренные или забуренные скважины
4.2 Забивные скважины
4.3 Гидравлические колодцы
4.4 Гидравлические перкуссия (также метод полого стержня)
4,5 Перкуссия (также канатный инструмент)
4,6 Гидравлический поворотный
4,7 Кожух и экраны
4,8 Способы получения вертикального возвратно-поступательного движения
4.9 Канат
4.10 Разработка скважины и отделка
4.11 Решение проблем


Этот метод выемки грунта состоит из стружки или резки материала со дна отверстия путем вращения цилиндрического инструмента с одной или несколькими режущими кромками. Этот процесс очень похож на просверливание отверстия в дереве или металле с помощью шнека или дрели. Выкопанная земля обычно подается вверх и удерживается в корпусе шнека, где она остается до тех пор, пока шнек не будет опорожнен. Шнек вращается, поднимается и опускается с помощью вертикального вала, который проходит вверх от шнека до удобной точки над уровнем земли, откуда его можно вращать.Вращение часто осуществляется силой человека, приложенной к рукоятке, прикрепленной к вертикальному валу. Однако шнек может приводиться в движение другими источниками энергии, такими как энергия животных или двигателя. В этом случае источник питания приводит в движение горизонтальную коронную шестерню. Два выступа, идущие вверх от зубчатого венца, приводят в движение штангу, известную как «келли», которая проходит поперек диаметра кольца. Квадратное сечение вала шнека проходит через квадратное отверстие в центре штанги келли, которое заставляет вал шнека вращаться вместе с штангой келли, обеспечивая ему вертикальную свободу.

Каждый раз, когда шнек заполняется выкопанным материалом, его необходимо вынимать из отверстия для опорожнения. Для этого вал шнека необходимо разделить на секции, которые можно отсоединить и отложить.

Несколько типов земляных шнеков успешно использовались для бурения скважин (Рисунок 3). Цилиндрический ковш-шнек представляет собой цилиндр из листового металла с креплением для вала шнека вверху. Дно имеет винтообразную форму с одной режущей кромкой.Он может быть шарнирным и защелкивающимся, чтобы его можно было открыть для опорожнения. Двухлопастной шнек состоит из двух цилиндрических лопастей, прикрепленных к валу шнека. Лезвия обрезаются и изгибаются внизу, образуя режущие кромки. Этот тип шнека часто используется для сверления отверстий под столбы.

Рис. 3. Земляные шнеки. (а) цилиндрический ковшовый шнек

Рис. 3. Земляные шнеки. (б) двухлопастной шнек

Рис. 3. Земляные шнеки.(c) винтовой шнек

Рис. 3. Земляные шнеки. (d) трубчатый шнек

Земляной шнек третьего типа (Рисунок 4) имеет спираль винтовой формы. Этот тип шнека обычно имеет две режущие кромки, одна из которых установлена ​​на передней кромке спирали. Он продается в коммерческих целях для бурения ям или для посадки деревьев.

Четвертый тип «шнекового» устройства (рисунки 5 и 6) использовался автором на липких или тяжелых глинистых почвах, где обычные шнеки с режущими кромками не работали должным образом.Он состоит из отрезка трубы или трубы с прорезью, нижний конец которой имеет форму зуба и расширяется. Верхний конец был прикреплен к обычному шнековому валу. Этот шнек попеременно опускается вниз, а затем вращается. Нисходящее движение заставляет почву подниматься вверх внутри шнека, где она прилипает, и вращение вырывает эту почву со дна отверстия. На дне отверстия можно оставить небольшое количество воды для смазки.

Большинство типов шнеков хорошо работают на самых разных почвах.Используемый тип может во многом зависеть от того, что можно получить или построить на месте. При выборе или изготовлении шнека следует соблюдать несколько принципов:

- режущие кромки или кромка должны обрезать диаметр немного больше, чем корпус шнека над ними, чтобы шнек не тянулся по сторонам отверстия

- режущие кромки должны быть расположены под углом таким образом, чтобы только режущая кромка, а не поверхность за ней соприкасалась с поверхностью, через которую необходимо проникнуть; это улучшает проникновение и снижает сопротивление

- по мере увеличения отношения высоты шнека к диаметру прямолинейность отверстия имеет тенденцию к увеличению (т.е.е. высокий шнек малого диаметра имеет тенденцию просверливать более прямое отверстие, чем короткий шнек большого диаметра)

- корпус шнека должен удерживать выкопанный материал до тех пор, пока шнек не будет извлечен из отверстия для опорожнения. Мелкодисперсный материал имеет тенденцию вытекать из шнека, если отверстия слишком большие. Когда уровень грунтовых вод достигнут, шнеки обычно не могут удерживать шлам, и углубление колодца должно выполняться одним из других описанных методов. \

Рис. 4 Винтовой шнек местного производства, прикрепленный к удлинению трубы

Рис. 5 Цилиндрический «шнек» местного производства, используемый в липких почвах

Бурение осуществляется забиванием вниз с последующим скручиванием. Зубья шнека должны быть расширены наружу, чтобы обеспечить зазор между шнеком и отверстием. Инструмент меньшего размера предназначен для очистки шнека от уплотненной почвы.

Рис.6 Цилиндрический шнек с удлинителем трубы и прикрепленной ручкой

Штатив используется для поддержки шнека во время бурения.

Шнеки обычно не пробивают камень. Однако тонкие слои или небольшие куски камня иногда можно измельчить или удалить и удалить с помощью ударного сверла или спирального шнека («рожок тарана»), сделанного из стального стержня по форме, подобной штопору. Если камень можно проткнуть или удалить, растачивание можно продолжить. Если нет, необходимо попробовать другой процесс или новое место.

Необходимость опорожнять шнек каждый раз, когда он наполняется, накладывает некоторые практические ограничения на глубину заделываемых отверстий.Поскольку секции вала шнека должны отсоединяться каждый раз при опорожнении шнека, время, необходимое для опорожнения, увеличивается с увеличением глубины отверстия. Чтобы свести к минимуму количество муфт, длина вала шнека или «удлинителей» должна быть максимально большой. Часто валы шнека изготавливаются из отрезков водопроводной трубы, длина которых составляет от 6,1 до 6,4 метра (20-21 фут). Удлинители (рисунки 7 и 8) могут быть соединены с помощью розетки, прикрепленной к верхней части каждого из них. Нижняя часть следующего удлинителя вставляется в эту муфту и удерживается там штифтом через гнездо. Обычные резьбовые соединения труб не обеспечивают удовлетворительного крепления, поскольку они изнашиваются при длительной эксплуатации. Требуется подвесная конструкция какого-либо типа для стабилизации длинных удлинителей и обеспечения их вертикального положения во время операции бурения. Также удобно прислонять удлинители к этой конструкции, когда они отсоединены. Подвесная конструкция для стабилизации и направления удлинителей может состоять из треноги с перемычкой между двумя опорами (рисунки 9 и 10) или из двух вертикальных стоек, установленных в земле с перемычкой между ними.Рукоятка или другое устройство для вращения вала шнека должно быть спроектировано так, чтобы оно могло устанавливаться в любой точке вдоль удлинителей, чтобы его можно было поддерживать на подходящей рабочей высоте (Рисунок 11).

Рис. 7 Удлинитель шнека и ручка

Рис. 8 Муфта для удлинителей шнека, изготовленная из трубы большего размера и приваренная к верхней части удлинителя.

Следующий удлинитель закрепляется на месте 10-миллиметровым болтом. Во время соединения или разъединения нижняя часть муфты поддерживается зубчатой ​​доской.Вставляется стержень небольшой длины для предотвращения случайного падения удлинителя в отверстие.

Рис.9 Тренога, используемая для поддержки длинных удлинителей шнека во время бурения

Рис.10 Тренога, используемая для поддержки длинных удлинителей шнека во время бурения

Рис.11 Бурение винтовым шнеком

Рис.12 Нож для расширения отверстия, прикрепленный к верхней части шнека

После того, как было выбрано приблизительное местоположение скважины, можно установить верхнюю опору, а точное местоположение определить путем подвешивания отвеса к направляющей верхнего шнека.Затем можно выкопать небольшое стартовое отверстие для шнека. Важно, чтобы шнековый стартер располагался как можно ближе к вертикали.

Самая глубокая рука авангарда, известная автору, составляет примерно 38 метров (125 футов). Этот колодец был пробурен бригадой рабочих, которым платили по счетчику, и пробурили по очень разумной цене. Однако в других экономических условиях практический предел ручного растачивания может быть меньше. Когда шнек становится слишком медленным, может быть более практичным будет продолжить использование другого метода.

Некоторые земляные шнеки могут быть оснащены лопастями для расширения скважины до желаемого диаметра (Рисунок 12). Бурение разведочной скважины перед бурением скважины большого диаметра также может быть хорошим вложением средств в неопределенных условиях.

Забивная скважина состоит из остроконечной перфорированной трубы или трубы с прикрепленным остроконечным скважинным экраном, которая была забита в водоносный горизонт. Труба с остроконечным экраном колодца забивается примерно так же, как гвоздь в дерево.Обычно используются специальные трубы с толстыми стенками и специально разработанными муфтами для противодействия движущим силам. При подходящих условиях этот метод позволяет получить готовую скважину за очень короткое время. Хотя диаметр скважины обычно небольшой, а производительность относительно низкая, несколько забитых скважин можно соединить вместе и закачивать с помощью одного насоса. Поскольку забивные скважины строятся быстро, они могут использоваться в качестве временного источника воды, а затем подниматься, когда они больше не нужны. Забивные колодцы могут быть установлены и использованы для обезвоживания котлована во время строительства.В отличие от других методов строительства скважин, материал просто выталкивается в сторону, а не выкапывается в процессе забивки. Это означает, что мало что известно о материале, через который проходит труба скважины. Однако этот тип скважины может использоваться в исследовательских целях для определения статического уровня воды и скорости притока в сравнении с депрессией. Этот процесс не может проникнуть в твердые образования. За исключением непроницаемых пластов, глубина, на которую может быть забита такая скважина, зависит от нарастания трения между трубой скважины и проникаемым материалом и передачи усилия забивателя по длине трубы.Вероятно, максимум двадцать пять - тридцать метров (80-100 футов). Забивной скважинный наконечник можно использовать для завершения скважины, вырытой до уровня грунтовых вод каким-либо другим способом, например с помощью шнека.

Вождение обычно осуществляется путем попеременного подъема и опускания груза, используемого в качестве водителя (Рисунок 13). Драйвер направляется либо внутри, либо снаружи трубы, заставляя ее ударять прямо и точно. Если отвертка предназначена для удара по верхнему концу трубы, на резьбу навинчивается забивной колпачок, чтобы защитить их.В качестве альтернативы привод может быть сконструирован так, чтобы ударять по зажиму, сделанному для этой цели, по внешней стороне трубы. Также можно использовать длинный тонкий драйвер, который вставляется внутрь трубы и ударяет по плоской поверхности внутри точки экрана скважины. Этот последний метод устраняет сжимающую нагрузку на трубу, обычно вызываемую забивкой, и делает ненужным тяжелую ведущую трубу.

Рис. 13 Приспособления для проходки скважин. (a) направляется снаружи трубы

Рис.13 Приспособления для хорошей езды. (б) направляется внутри трубы

Рис. 13 Устройства для проходки скважин. (c) забивание зажима

Рис. 13 Устройства для забивки скважины. (d) забивание внутри точки

Скважинные экраны для забивки должны иметь достаточную прочность, чтобы противостоять силам, создаваемым водителем, и истиранию материала, через который они проходят. Один из распространенных типов (рис. 14а) состоит из перфорированной приводной трубы с острием.Перфорированный участок трубы обернут слоем латунного экрана желаемой тонкости, а экран защищен от повреждений, обернув его слоем перфорированного латунного листа. Оба слоя припаяны к трубе. Другой тип экрана скважины (рис. 14b) изготавливается путем наматывания трапецеидального стержня по спирали вокруг набора круглых продольных стержней, размещенных по круговой схеме со всеми сваренными пересечениями. Этот тип экрана имеет преимущество в том, что он имеет высокий процент открытой площади и форму щели, которая не может заклиниваться от мелких частиц песка.

Рис. 14 Приводные точки и экраны. (а) перфорированная труба с экраном

Рис. 14 Точки привода и экраны. (б) спиральная трапециевидная проволока

Привод может быть изготовлен на месте из трубы (Рисунок 15). Для этого необходимо: (i) сплющить конец трубы до постепенного сужения, аналогичного рабочему концу отвертки или холодного долота; (ii) вырезание V-образного паза от углов плоского конца до точки в середине трубы рядом с тем местом, где начинается конус; (iii) объединение двух результирующих точек в одну точку; (iv) сварка двух сторон острия вместе; и (v) опиливание или шлифовка любых неровностей для получения гладкой поверхности.Если сварочного оборудования нет в наличии, то острие можно паять пайкой или сваривать. Хомут должен быть приварен или приклепан над точкой, чтобы увеличить размер отверстия до диаметра, немного превышающего диаметр используемых трубных муфт. В качестве альтернативы острие можно выковать из прочной стали и приварить или приклепать к концу трубы. В этом случае следует позаботиться о том, чтобы на задней части острия был заплечик, который достаточно точно стыковался с концом трубы и чтобы наибольший диаметр острия был больше диаметра трубных муфт для обеспечения зазора.

Рис. 15 Узел привода изготовлен из трубы. (а) точка формирования на конце трубы

Рис. 15 Приводная точка изготовлена ​​из трубы. (b) альтернативные перфорации и точки

Перфорация может быть сделана путем просверливания отверстий желаемого размера экрана или путем выполнения серии коротких диагональных разрезов ножовкой (Рисунок 15b). В любом случае в трубе должна быть сохранена достаточная прочность для обеспечения возможности забивки. Лучше всего этого можно добиться в случае пропилов, оставив несколько продольных полос неперфорированными.Если большие перфорации сделаны и покрыты экраном из желаемой сетки, припаянной вокруг трубы, экран должен быть защищен от разрезания или снятия изоляции путем: (i) обертывания и пайки листового металла с крупными отверстиями вокруг него и (ii) наличия внешний диаметр больше внешнего диаметра экрана либо на острие, либо на манжете, прикрепленной к трубе под экраном.

При попытке забивки с использованием обычных труб и муфт, вероятно, произойдет срезание или снятие трубной резьбы или разрыв трубы на резьбе.Следует отметить, что резьба на трубе стандартного веса прорезает более половины толщины стенки, что значительно снижает прочность трубы, в которой она нарезана. Приводная труба и муфты, помимо того, что они тяжелее стандартной трубы, сконструированы так, что концы трубы стыкуются внутри муфты. Это приводит к тому, что большая часть движущей силы передается концами трубы, а не резьбой. Кроме того, муфты часто бывают длиннее обычных муфт с отверстием на каждом конце, которое выходит за нерезьбовые части трубы, чтобы придать поперечное усиление более слабым резьбовым концам.

Если приводная труба и муфты недоступны, можно использовать несколько методов для повышения прочности обычной трубы. Эти могут позволить использовать обычную трубу для забиваемых скважин при условии соблюдения следующих требований:

и. Если имеется подходящая точка скважины, забивка может производиться внутри точки скважины, а не в верхней части трубы.

ii. Если забивание необходимо производить вблизи верха трубы, это следует делать на зажиме вокруг внешней стороны трубы, а не на конце самой трубы.

iii. Нагрузку на резьбу можно уменьшить одним из следующих способов:

- продвижение резьбонарезного штампа вдоль труб так, чтобы концы труб могли стыковаться вместе в центре муфты;

- установка короткой манжеты внутри муфты для стыковки обоих концов трубы;

- приварка хомутов к внешней стороне трубы, которые упираются в концы муфты.

Этот метод использует высокоскоростной поток воды для выкапывания ямы и выноса извлеченного материала из ямы.Следовательно, для этого требуется какой-либо тип насоса, с моторным или ручным приводом, разумной мощности, а также подача воды. Можно разделить воду и выкопанный материал в отстойнике или резервуаре и повторно использовать воду, тем самым минимизируя необходимое количество. Поскольку этот метод зависит от эрозионного действия воды, очевидно, что чрезвычайно твердые материалы не проникают. Однако полутвердые материалы могут проникать через сочетание гидравлических и ударных воздействий.Для этого нужно поднимать и опускать долото для струйной обработки с зубилом. Грубые материалы, такие как гравий, требуют большей скорости воды, чтобы вывести их из скважины по вертикали, чем более мелкие материалы. Однако очень мелкие, твердые уплотненные материалы, такие как глины, требуют высокой скорости воды для их вытеснения. Рекомендуется давление воды 3 кг / см 2 (40 фунтов на квадратный дюйм) для песка и 7-11 кг / см 2 (11-150 фунтов на квадратный дюйм) для глины или гравия. В хороших условиях бурение идет очень быстро.

Используются две основные схемы:

(1) Вода закачивается по струйной трубе или трубе, которая используется внутри временного или постоянного кожуха (Рисунок 16a). Выкапывание материала потоком воды позволяет обсадной колонне опускаться, а извлеченный материал выносится вверх из скважины через кольцевое пространство между струйной трубой и обсадной колонной. Вращение кожуха и режущие зубья на его нижней кромке увеличивают скорость спуска. Если обсадная колонна затонула во время операции по гидроизоляции, последняя обсадная колонна с прикрепленным экраном опускается во временную обсадную колонну, которая затем извлекается из скважины домкратом.В качестве альтернативы постоянная обсадная колонна может быть затоплена во время операции струйной обработки. В этом случае экран скважины опускается внутрь обсадной колонны, а затем обсадная колонна поднимается на достаточное расстояние, чтобы открыть экран скважины для водоносного горизонта.

(2) Промывка может быть выполнена путем откачки воды вниз через саму обсадную колонну, при этом извлеченный материал поднимается вверх через кольцевое пространство вокруг внешней стороны обсадной колонны (Рисунок 16b). Если промывка прерывается до того, как обсадная колонна будет погружена на полную желаемую глубину, так что взвешенный материал осядет вокруг нее, могут возникнуть трудности при повторном запуске процесса струйной обработки.Когда используется обсадная труба с открытым концом, скважинный экран впоследствии опускается, а обсадная колонна немного поднимается, чтобы открыть скважинный экран. В качестве альтернативы можно использовать колонну обсадных труб со специальной точкой самовоздушивания на конце экрана скважины. Струйное отверстие на конце экрана колодца закрывается обратным клапаном, который удерживается на своем седле либо за счет плавучести, либо за счет пружины, когда он не удерживается в открытом состоянии давлением струи воды. В некоторых случаях меньшая колонна труб проходит через внутреннюю часть обсадной колонны и экрана и ввинчивается в верхнюю часть точки впрыскивания.Труба используется для передачи струи воды от насоса к точке без утечки через экран. После операции впрыскивания эту трубку откручивают и снимают.

Подвесной шкив или подъемник упрощают работу с обсадными колоннами и трубой для струйной обработки. В некоторых случаях может быть желательно забивать обсадную колонну с интервалами, описанными в других разделах.

Рис. 16 Промывка скважины. (а) с использованием струйной трубки

Рис. 16 Промывка скважины.(б) впрыскивание в обсадную колонну

В этом методе яма поддерживается водой, а выемка грунта осуществляется комбинацией механического и гидравлического воздействия (Рисунок 17). К нижней части колонны бурильных труб крепится долото с режущей кромкой с зубилом. Полое долото имеет входные отверстия на небольшом расстоянии над его режущей кромкой. Во время бурения бурильная труба поочередно поднимается и опускается. Давление из-за удара режущего долота в забой скважины и инерция воды вызывают попадание смеси воды и шлама во входные отверстия режущего долота.Это вызывает переполнение уже заполненной бурильной трубы. Обратный клапан в долоте предотвращает вытекание смеси воды и бурового шлама из отверстий при подъеме бурильной штанги. Шлам может быть осажден из воды в бассейне или бочке после того, как смесь вытечет из бурильной трубы, а затем воду можно будет повторно использовать. Гидравлический удар ограничивается бурением относительно мелких материалов, поскольку крупные материалы не поднимаются на поверхность через бурильную трубу. Этот метод использовался на глубинах более 900 метров (3000 футов) в аллювиальных областях, где не встречались ни твердые образования, ни грубые материалы.

Вариант этого метода традиционно использовался в различных частях Азии. В традиционном методе обратный клапан заменяется рукой одного из бурильщиков, который закрывает верхнюю часть трубы при ходе вверх и убирает руку при ходе вниз, чтобы допустить перелив. При традиционном методе полая буровая штанга, а также обсадная труба могут быть изготовлены из бамбука (Рисунок 18).

Рис.17 Гидравлический удар

Рис.18 Бамбуковая ширма диаметром 4 дюйма - бамбуковые полоски прикреплены к металлическим кольцам, а затем намотаны кокосовой нитью

Этот метод заключается в том, чтобы многократно поднимать и опускать долото с режущей кромкой для отрыва и измельчения материала со дна скважины. В яме остается небольшое количество воды, так что выкопанный материал смешивается с ней, образуя суспензию. Периодически ударное долото снимается и желонка опускается для удаления шлама, содержащего выкопанный материал.Желонка или выгрузной ковш состоит из трубы с обратным клапаном внизу и скобы для крепления троса или веревки вверху. Когда его несколько раз поднимали и опускали для наполнения жидким навозом, он поднимается на поверхность для опорожнения. Откачивание повторяется до тех пор, пока отверстие не будет должным образом очищено, после чего бурение возобновляется; Затем чередуются бурение и разгрузка. Если скважина нестабильна, обсадная колонна опускается, и забивка обсадной колонны чередуется с двумя другими процессами.В случае рыхлого гранулированного материала, такого как песок, одного сброса может быть достаточно, чтобы удалить материал со дна скважины и позволить опустить обсадную колонну. Для этой цели используется тяжелая желонка с режущей кромкой на ее нижнем конце, известная как «грязевая шалава».

Ударный метод универсален, он позволяет проникать во все типы материалов. Однако в очень твердом камне прогресс идет медленно. Хотя этот метод часто используется с большим моторизованным оборудованием, смонтированным на грузовиках, его можно успешно уменьшить и использовать с рабочей силой или небольшими двигателями (рисунки 19 и 20).Его можно использовать в сочетании с другими методами, когда встречаются такие условия, как твердые или рыхлые материалы, которые делают его более подходящим.

Рис.19 Балковочный колодец с желонкой диаметром 6 см

Рис. 20 Колодец с рабочей силой. Для подъема желонки со дна колодца используется ручная лебедка.

Рис.21 Ударная дрель, изготовленная на месте (вес около 80 кг)

Фиг.22 Желонка местного производства с обратным клапаном из тяжелой резины

Оборудование для ударного бурения может быть изготовлено на месте (рисунки 21 и 22). Тяжелая листовая рессора большого грузовика или автобуса является хорошей режущей кромкой для ударной коронки (рис. 23). Его не следует нагревать во время изготовления, если нет навыков повторной закалки. Листовую рессору можно разрезать до острия (угол 90–120 °) с помощью ножовки из быстрорежущей стали. Режущую кромку из пружинной стали можно вставить в конец тонкого куска мягкой стали длиной 2-3 метра (6-10 футов), такого как балка «1», два куска швеллера, расположенные вплотную друг к другу, или кусок труба сплющена с одного конца, чтобы плотно прилегать к пружинной стали.Пружинную сталь следует приварить или приклепать. Если это возможно, верхний конец пружины стальной детали должны бодаться против надреза в опорной панели. Это необходимо для уменьшения воздействия нагрузки на сварку или заклепки во время использования. Все переходы между пружинной стали частью и опорной панели должны быть скошены, так что нет никаких острых углов, чтобы поймать на стороне отверстия либо на движении вверх или поршня вниз. Передний край должен быть шире, чем самая широкая размера опорной панели, так что там будет зазор вокруг бара в просверленное отверстие.Вес долота может быть увеличен путем добавления материала, например, путем прикрепления плоских железных стержней к стенке балки или канала или заполнения трубы бетоном, возможно, с использованием битых кусков чугуна в качестве заполнителя. Начальный вес 50-60 кг (110-130 фунтов) может быть подходящим для колодца диаметром 10 см (4 дюйма).

Рис. 23 Ударные долота, изготовленные на месте

Рис. 24 Желонка, изготовленная на месте

Желонка может быть изготовлена ​​из куска стальной трубы или трубки (Рисунок 24).Кольцо для седла обратного клапана может быть выковано из плоской заготовки, чтобы оно надежно входило в нижний конец трубы, где оно удерживается на месте сваркой, заклепками или болтами. Клапан состоит из диска из тяжелой резины, усиленного куском плоского металла и прикрепленного к седлу клапана одним краем.

И желонка, и ударное долото должны иметь довольно большую скобу или петлю, закрепленную на верхнем конце для крепления веревки или кабеля. Большой размер облегчает «ловлю рыбы» или извлечение инструмента в случае, если веревка или трос порвутся или отсоединятся.

В этом методе используется буровое долото на дне ствола вращающейся бурильной трубы. Шлам удаляют, закачивая воду или смесь воды и различных глин через буровую штангу. Этот «шлам» увлекает шлам и уносит их вверх через кольцевое пространство между бурильной трубой и стенкой скважины. Когда они достигают уровня земли, черенки могут быть размещены в небольшом пруду, а «грязь» рециркулируется. Если используется обратный путь потока («буровой раствор» закачивается на поверхность через полую бурильную трубу), система называется реверсивно-роторной.Система обратного вращения позволяет выносить на поверхность более крупные частицы выбуренной породы, поскольку скорость восходящего потока внутри трубы больше, чем скорость потока через кольцевое пространство, из-за меньшего поперечного сечения потока внутри трубы.

Вторая функция бурового раствора - уплотнение и стабилизация стенок скважины для предотвращения обрушения и чрезмерной потери циркулирующей жидкости. Однако такое уплотнение стенок может значительно уменьшить или предотвратить приток воды в скважину, если не будут приняты надлежащие меры для «разработки» скважины.

Обычно используются два типа буровых долот: (i) «рыбий хвост» с двумя неподвижными лопастями для использования в мягких материалах и (ii) вращающееся долото с тремя или более зубчатыми роликами, которые катятся по твердому материалу, чтобы раздавить и измельчить его.

Гидравлическое вращательное бурение обычно выполняется с помощью крупногабаритного оборудования с приводом от двигателя. Этот метод используется почти исключительно при бурении нефтяных скважин, а также обычно используется при бурении водяных скважин, когда скважины глубокие и необходимо вскрыть большое количество твердых пород.

Есть по крайней мере два исключения из крупномасштабного оборудования, обычно используемого для этого метода. Первая представляет собой систему, основанную на небольшом переносном двигателе с вертикальным валом и воздушным охлаждением. Редукторный редуктор, интегрированный с двигателем, имеет выходной вал, который вращается со скоростью примерно 60 об / мин. Бурильная труба номинальным диаметром 1¼ дюйма крепится непосредственно к этому валу. Тройник в верхней части бурильной трубы позволяет закачивать воду через нее и возвращаться на поверхность через кольцевое пространство вокруг нее.Бита «рыбий хвост» используется для проникновения в мягкие материалы. Для твердых материалов используется корончатое сверло. Это трубчатое сверло из твердого абразивного материала, которое прорезает кольцевую канавку и оставляет цилиндр из неразрезанного материала внутри сверла. Этот неразрезанный цилиндр можно извлечь из отверстия, заклинив мелкую свинцовую дробь между сердечником и внутренней частью корончатого сверла и вынув ее из отверстия вместе со сверлом. В качестве альтернативы для удаления можно использовать экстрактор стержня с пальцами из пружинной стали для захвата стержня.Второй небольшой двигатель обычно необходим для привода насоса для циркуляции воды.

Вторая система, используемая в Бангладеш, полностью ручная и основана на системе обратного вращения. Колонна бурильных труб с долотом на дне вращается в скважине вручную. Ручной всасывающий насос, прикрепленный к верхней части бурильной трубы с помощью вертлюга, используется для подъема воды и шлама. В затрубное пространство вокруг буровой штанги вода подается ручным насосом, прикрепленным к двум временным забиваемым скважинам.

Сила животных также использовалась для привода роторного бурового оборудования.

Обсадная труба выполняет две основные функции: (i) поддерживать стороны ствола от обрушения; и (ii) исключить загрязненные поверхностные воды. Экран, который позволяет воде попадать в скважину, предотвращая проникновение материалов водоносного горизонта, может быть перфорированной секцией на нижнем конце обсадной колонны или может быть отдельной конструкцией, прикрепленной к обсадной колонне.

В зависимости от используемого метода бурения и проникаемых материалов обсадная колонна может быть затоплена как неотъемлемая часть операции бурения, как и в случае струйной промывки; он может быть установлен после того, как отверстие будет завершено; или он может быть размещен в какой-то промежуточной точке, например, когда уровень грунтовых вод достигнут, и стороны отверстия рухнут, если не поддерживаться.

Для обсадных труб скважин успешно использовался ряд различных материалов. К ним относятся трубы из кованого железа или трубки, трубы, прокатанные из листового металла, трубы из пластика, такого как поливинилхлорид (ПВХ) или стеклопластик (GRP), асбестоцементные трубы, бетонная плитка, глиняная плитка, бамбуковые / кокосовые оболочки (сделанные из бамбуковые полоски, прикрепленные к стальным обручам и обернутые шнуром из кокосовой шелухи и мешковиной), бамбуковые стебли большого диаметра с удаленными узловыми мембранами и разделенные стволы пальм.Тип используемой оболочки будет определяться (i) доступными на месте материалами; (ii) какие навыки доступны на местном уровне; (iii) относительная стоимость рабочей силы и материалов; (iv) используемый метод бурения; (v) характер геологической формации; и (vi) минимально допустимый срок службы скважины.

Особенно примечательным примером недорогой оболочки местного производства является оболочка из бамбука и кокосового волокна, разработанная в Индии (рис. 25, 26, 27 и 28). Этот кожух состоит из продольных полос бамбука, приклепанных к обручам, разнесенным друг от друга примерно на 25 сантиметров.Затем сборку оборачивают по окружности веревкой из кокосового волокна (волокна кокосовой шелухи) до тех пор, пока не будет покрыта вся длина. На тех участках обсадной колонны, которые проникают в водоносный горизонт, кокосовый трос служит фильтром или экраном. На оставшейся части оболочки кокосовый трос может быть покрыт мешковиной, покрытой асфальтом. Секции кожуха стыкуются между собой и прикрепляются несколькими продольными стальными стяжками, приклепанными к концевым кольцам соответствующих секций.

Срок службы этих бамбуковых / кокосовых оболочек составляет два или три года.По истечении этого времени необходимо пробурить новую скважину и выровнять ее новой обсадной колонной. Использование оболочек из бамбука / кокосового волокна - отличный пример изобретательности и местного труда, а также навыков, используемых для экономии скудного капитала и иностранной валюты.

В Египте стволы финиковых деревьев разрезают на отрезки длиной один или два метра, очищают снаружи, раскалывают и выдалбливают. Во время ручного ударного бурения с желобом и долотом для недоработки две половины вставляются в скважину и забиваются на глубину от 100 до 200 метров.

Там, где легко доступен оцинкованный лист, кожухи можно изготавливать путем скатывания полос в трубы с продольным швом (рисунки 29 и 30). В одном случае листы оцинкованной стали размером 1 м х 2 м были разделены по длине на три равные полосы. Один изгиб на 90 ° был выполнен по одному краю, а изгиб на 90 ° плюс изгиб на 180 ° по другому краю. Они были «свернуты» с помощью 2-х метрового деревянного V-образного блока, на который был уложен листовой металл, в то время как сила, направленная вниз, была приложена к трубе диаметром 2 дюйма, помещенной поверх него.Перемещая листовой металл из стороны в сторону через V-образный блок, можно получить достаточно круглый контур. Загнутые ранее края были скреплены и загнуты в шов. Для завершения закругления обсадной колонны кусок 2-дюймовой трубы опирался на блоки около ее концов и использовался в качестве опоры. Кожух надевали на трубу, и для окончательной формовки использовали молоток из дерева или другого относительно мягкого материала.

Рис. 25 Кокосовая оболочка. Разрезанные бамбуковые полоски расположены вокруг стальных колец, а сборка обернута кокосовой нитью.

Рис. 26 Оболочка из кокосового волокна. Обертка из кокосового волокна служит экраном на нижнем конце обсадной колонны.

Рис. 27 Кокосовая оболочка. Обшивка, находящаяся над водоносным горизонтом, залита асфальтом и мешковиной.

Рис. 28 Опускание кокосовой обсадной трубы в пробуренную скважину.

Рис. 29 Изготовление кожуха из листового металла. (а) края, зажатые между уголками и загнутые молотком

Рис.29 Изготовление кожуха из листового металла. (b) прокатная полоса с трубой и деревянным V-образным блоком

Рис. 29 Изготовление кожуха из листового металла. (c) соединение кромок вместе для образования шва.

Рис. 29 Изготовление кожуха из листового металла. (d) обжимной шов и скругление кожуха с трубной опорой и молотком

Рис.30 Изготовление кожуха из оцинкованного листового металла

Кожух из листового металла обычно соединяется путем продевания одного конца внутрь другого и последующей пайки соединения.Короткие продольные полосы листового металла, нахлестанные поперек стыка и припаянные к обеим частям корпуса, могут использоваться для дальнейшего укрепления стыка, и это целесообразная практика. Концы можно подогнать друг к другу путем выборочной сборки, легкого обжатия одного конца или намеренного создания слегка сужающегося корпуса путем изменения ширины шва от конца к концу.

В методе «California Stovepipe» используются два кожуха из легкого листового металла, один плотно прилегающий к другому.Соединения на внутреннем кожухе находятся посередине секций внешнего кожуха и наоборот. Два слоя собираются и свариваются точечной сваркой вместе по мере того, как они погружаются, создавая таким образом ламинированный кожух, который является относительно жестким и устойчивым к короблению.

Асбестоцементная грунтовая труба и бетонная или глиняная черепица часто изготавливаются с раструбными и гладкими соединениями, чтобы один конец свободно скользил в прилегающий конец на короткое расстояние. При использовании такой трубы или плитки в качестве кожуха раструбы направлены вниз, чтобы свести к минимуму попадание рыхлого материала через неплотный стык в колодец.Длина может быть опущена в колодец по отдельности с помощью набора крючков, прикрепленных к веревке. Крючки и шнур входят в кожух и держатся за нижний конец кожуха до тех пор, пока он не встанет на место и крючки не освободятся, потянув за второй шнур. Как вариант, если шнур обсадной колонны не слишком большой. тяжелые, соединения могут быть соединены вместе, так как они собираются над колодцем, а обсадная труба опускается с верхнего конца. Этот метод будет ограничен относительно неглубокими скважинами из-за веса обсадной колонны.

Плитка из глины, бетона и асбестоцемента относительно хрупкая и сломается, если внутри нее будут выполнены такие операции, как ударное бурение или сброс. Если такие операции требуются для погружения обсадной колонны в водоносный горизонт, необходимо, чтобы самая нижняя часть обсадной колонны была из более прочного материала, такого как стальная труба или труба.

Поливинилхлоридные (ПВХ) трубы или трубы - это пластик, который чаще всего используется в качестве обсадных труб. Обычно он намного дешевле стали, легкий, легко режется, перфорируется и вставляется.Секции соединяются путем окрашивания концов растворителем для их смягчения, а затем их вставки в муфту, где они плавятся по мере испарения растворителя.

Перфорация обсадной колонны, позволяющая использовать ее в качестве экрана скважины, может быть выполнена путем бурения или продольной резки ножовкой, как описано в разделе, посвященном точкам скважин.

Для облегчения погружения обсадной колонны в процессе бурения был использован ряд методов:

и. Вождение: эта техника обсуждалась ранее в связи с точками опускания скважин.Обычно он может использоваться только с тяжелым корпусом из кованого железа с использованием специальных приводных муфт, которые позволяют концам корпуса стыковаться друг с другом, тем самым защищая резьбу от деформации. Как указывалось ранее, движение осуществляется путем подъема и опускания груза, который направляется либо внутри, либо снаружи кожуха и ударяется либо о специальный приводной колпачок, навинченный на конец кожуха, либо зажим вокруг внешней стороны. трубы.

ii. Поддомкрачивание: Этот метод (рис. 31а и 32) использует деревянные анкеры, заложенные рядом с колодцем, и домкраты для поддержания направленного вниз усилия на обсадную колонну во время продолжения бурения.

iii. Грузы (рис. 31b и 32), такие как мешки с землей или бочки с водой, могут быть сложены на опоре, зажатой вокруг трубы. В качестве альтернативы, платформа, на которой стойка бурильщиков может быть прикреплена к обсадной колонне (Рисунки 31c и 33).

iv. Утяжелители (Рис. 31 d) на рычаге, прикладывающем силу к кожуху.

Рис. 31 Проходящая обсадная труба. (а) с помощью домкратов

Рис. 31 Проходящая обсадная труба. (б) взвешивание мешками с грунтом

Рис.31 Проходящая обсадная труба. (c) с использованием веса буровой бригады на платформе

Рис. 31 Проходка обсадной колонны. (d) с помощью рычага и мешков для грунта

Рис. 32 Проходящая обсадная труба. Используются два метода: (a) Рабочие возле обсадной колонны затягивают гайки на больших винтах, прикрепленных к деревянным анкерам под землей и к верхней части обсадной колонны. (b) Обратите внимание на большие веса бетона, зажатые вокруг обсадной колонны прямо под верхним концом. Второй набор грузов расположен прямо над поверхностью земли.

Рис. 33 Обшивка. Вес бурильщиков используется для опускания обсадной колонны. Рабочие на земле вращают обсадную колонну в процессе бурения.

Ряд операций по бурению скважин требует подъема и опускания. К ним относятся ударное бурение, опускание скобы, гидроудар и забивка обсадной колонны. В крупномасштабных ударных установках такое движение достигается за счет троса, один фиксированный конец которого проходит через шкив на конце поворотного рычага, совершающего возвратно-поступательное движение кривошипом и шатуном.Ближайший аналог этому в оборудовании с механическим приводом, рис. 34 , 3 5 и 36, состоит из веревки или кабеля, выходящего вертикально из колодца, проходящего через шкив, а затем идущего параллельно земле примерно на высоте плеча. и, наконец, привязан к дереву или столбу. Для получения возвратно-поступательного движения экипаж из 4-6 человек выстраивается в линию лицом к веревке и поочередно тянет и отпускает веревку в унисон.

Другое успешно используемое устройство состоит из рычага, поворачиваемого по горизонтальной оси, рис. 37, с буровыми инструментами, прикрепленными к более короткому концу, и бригады из нескольких человек, совершающих возвратно-поступательное движение к более длинному концу.При желании к более длинному концу можно добавить грузы для частичного уравновешивания бурового инструмента.

Рис. 34 Натягивание закрепленного горизонтального каната для получения возвратно-поступательного движения

Рис. 35 Ударное бурение. Подъем и опускание можно получить, потянув веревку вниз и отпустив. (А)

Рис. 35 Ударное сверление. Подъем и опускание можно получить, потянув веревку вниз и отпустив. (В)

Фиг.36 Шкив, установленный на треноге, используется для возвратно-поступательного движения при ударном бурении и подъеме

Рис. 37 Использование рычага для возвратно-поступательного движения

Существует ряд вариантов пружинной балки или системы пружинных стержней, рис. 38, 39 и 40. На рис. 38 линия для сверления прикреплена к концу. горизонтальной деревянной консольной балки, чем-то напоминающей трамплин. Жесткость балки можно отрегулировать либо путем изменения количества лепестков в пружине, либо путем изменения положения опоры, ближайшей к концу балки, к которой прикреплены инструменты.В зависимости от жесткости балки, упругости троса или другого материала, прикрепляющего инструменты к балке, массы инструментов и природы проникаемых материалов, система будет иметь некоторую собственную частоту. То есть, если балку изогнуть, а затем отпустить, система будет колебаться с постоянным числом циклов в минуту с непрерывно уменьшающейся длиной хода, пока движение не будет полностью затухать за счет трения в системе. Если при каждом ходе вниз применяется тяга вниз, систему можно заставить бесконечно колебаться с минимальными затратами работы.На практике рабочая бригада стоит вокруг троса, прикрепленного к пружинной балке, и через определенные интервалы прикладывает направленную вниз силу, чтобы система оставалась в колебательном состоянии. Как вариант, к балке можно прикрепить отдельную веревку для каждой. Каждый рабочий помещает ступню в петлю или стремени и обеспечивает необходимое движение ногой и ступней. Этот метод иногда называют «выбиванием колодца». По мере изменения массы инструмента, глубины отверстия и материала, в который проходит проникновение, изменяется собственная частота системы.Это можно компенсировать, регулируя жесткость балки, изменяя количество створок или длину без опоры. Большая масса инструмента уменьшит количество колебаний в минуту, а большая жесткость балки увеличит их.

Чуть менее сложный, но широко используемый в Северной Америке в первой половине XIX века столб пружины (рис. 39). Его делают из дерева длиной 8–10 м с диаметром, сужающимся примерно от 20 см на одном конце до 10 см на другом.Большой конец прикрепляется к земле, возможно, путем наложения на него камней или бревен. Он поддерживается точкой опоры примерно на одной трети длины от нижнего конца. Верхний конец может быть на высоте 2,5-3,0 м. К верхнему концу можно было прикрепить стропу для качания шеста.

Как в случае пружинной балки, так и в случае пружинной стойки, верхний шкив необходим для вытягивания инструментов из отверстия и для сброса. Этот шкив обычно поддерживается на отдельной конструкции, такой как штатив.

На рисунке 40 показано устройство для бурения скважин в Китае, в котором для получения колебательного движения используется большой лук. Этот общий тип устройства насчитывает как минимум 2 600 лет, и приписывают его бурение до глубины 1 000 м. Такие колодцы использовались для добычи рассола, из которого производилась соль во внутренних районах Китая. Линия сверления сделана из секций расщепленного бамбука, которые сращиваются вместе, вырезая блокирующие выемки, в которых концы перекрываются, и связывая стык вместе сталью или пенькой.Хороший бамбук имеет примерно такую ​​же прочность на разрыв на единицу веса, что и низкоуглеродистая сталь. Однако очевидно, что он не такой гибкий, как трос или трос, поэтому показанная катушка большого диаметра используется для наматывания бамбуковой буровой лески. Ниже приведены некоторые размеры устройства, изображенного на Рис. 39:

Длина лука

12-15 м

Диаметр дужки

20-25 см

Диаметр стального троса для тетивы

15-16 мм

Диаметр катушки

4 м (приблизительно)

Вращающийся барабан или «катушка», приводимый в действие любым удобным источником энергии, часто используется при бурении скважин (Рисунок 41).Если веревка свободно намотана вокруг вращающегося барабана, она останется неподвижной, пока барабан вращается. Однако, когда один конец веревки натянут туго, трение заставит веревку двигаться вместе с поверхностью барабана, и комбинацию веревки и барабана можно использовать в качестве брашпиля. Поочередно натягивая веревку и позволяя ей ослабнуть, можно поднимать и опускать груз, например ударную коронку, набор гидравлических ударных инструментов или ковш для выгрузки. Постоянно удерживая конец троса в натянутом состоянии, когда он подается с барабана, систему можно также использовать для извлечения инструментов из колодца.

Рис. 38 Пружина для получения возвратно-поступательного движения

Рис. 39 Пружина для получения возвратно-поступательного движения.

Рис. 40 Традиционное китайское буровое оборудование. (а) буровая установка с носовой частью для получения возвратно-поступательного движения и барабаном для бамбукового бурового каната

Рис. 40 Традиционное китайское буровое оборудование. (b) соединение в разрезной бамбуковой буровой линии

Рис.40 Традиционное китайское буровое оборудование. (c) буровые инструменты

Рис. 41 Вращающийся барабан или «катушка» для получения возвратно-поступательного движения или для использования в качестве лебедки

Буровые системы, такие как шнековые, струйные и гидравлические ударные, используют колонну труб или насосно-компрессорных труб для соединения реальных буровых инструментов с подводом мощности на уровне земли или над ней. Каждый раз, когда инструменты должны быть поднесены к поверхности земли, необходимо по очереди отсоединять отрезки трубы и откладывать их в сторону.Возврат инструментов на дно отверстия требует обратной процедуры. По мере того, как отверстие становится глубже, этот процесс занимает больше времени и, таким образом, замедляется. Раннее ударное бурение выполнялось жесткими бурильными штангами, сделанными из деревянных или стальных секций, соединенных вместе. Их также приходилось соединять и отсоединять каждый раз, когда инструменты вставлялись в отверстие или вынимались из него. С другой стороны, в современном ударном бурении и спуске инструменты обычно гибко подключаются к подводимой мощности с помощью троса или кабеля.Это означает, что инструменты можно быстро извлечь из скважины или вернуть в нее, просто потянув вверх или выпустив веревку без какого-либо отсоединения или соединения.

Как манильный канат диаметром 25-40 мм (1-1½ дюйма), так и стальной канат или трос диаметром примерно 10 мм (3/8 дюйма) успешно использовались в операциях самопомощи при бурении скважин. Чтобы продлить срок службы троса или каната, следует использовать шкив максимально возможного диаметра. Веревки местного производства с короткими или грубыми волокнами, такими как кокосовое волокно (волокно кокосовой шелухи), могут быть ненадежными и недолговечными и вызывать задержки и убытки, намного превышающие деньги, сэкономленные на их использовании..

Ранее упоминались буровые линии из расколотого бамбука, успешно применяемые в Азии на протяжении более 25 веков.

Термин «разработка скважины» относится к процессу удаления более мелких частиц из водоносного горизонта непосредственно вокруг экрана скважины, чтобы сделать водоносный горизонт более проницаемым и, таким образом, уменьшить сопротивление потоку воды в скважину. Это означает, что при заданной скорости откачки депрессия в скважине и, следовательно, высота откачки будут уменьшены.Для разработки колодца важно, чтобы отверстия в экране колодца были выбраны подходящего размера. Это требует сбора материала, взятого из водоносного горизонта в процессе бурения. Одно практическое правило гласит, что отверстия должны быть такого размера, чтобы через них проходили 2/3 мельчайших частиц водоносного горизонта.

Разработка достигается за счет попеременного поступления воды в скважину и из нее. Во время притока некоторые мелкие частицы будут уноситься в скважину через сито, но другие мелкие частицы будут соединяться между частицами, слишком большими для прохождения через сито.Изменение направления потока приведет к вытеснению таких частиц и предоставит им возможность пройти через экран в течение следующего периода притока. Мелкодисперсный материал, поступающий в колодец, в конечном итоге удаляется с водой. Удаление мелкого материала во время разработки, помимо увеличения производительности скважины, предохраняет насос, который позже устанавливается, от истирания.

Колодец, наверное, самый простой способ разработки. Каждый раз, когда желонка поднимается и опускается, вода поднимается в колодец и выходит из него.Мелкодисперсный материал, попадающий в колодец, задерживается внутри желонки и удаляется из колодца. Количество мелкого материала в желонке показывает, насколько далеко продвинулся процесс развития. Особый тип желонки, известный как песочный насос, имеет внутри поршень. Этот поршень прикреплен к желону таким образом, что он перемещается вверх внутри желонки при переходе от провисания к натянутому. Движение этого поршня оказывает сильное воздействие на колодец и помогает втягивать песок в желонку.

Гидравлический блок, который действует как поршень или плунжер внутри обсадной колонны, может быть прикреплен к колонне труб и перемещаться вверх и вниз с целью развития. Пульсирующий блок может состоять из двух или более деревянных дисков, скрепленных между собой резиной, которая контактирует с внутренней частью корпуса.

Скважины также можно разрабатывать путем откачки воды с высокой скоростью для создания большой депрессии. Перекачивание внезапно прекращается, и большое количество накопившейся воды стекает в скважину, чтобы повернуть поток через водоносный горизонт вокруг фильтра.Сжатый воздух также может использоваться для нагнетания скважины во время разработки.

Если водоносный горизонт состоит из мелких частиц без значительного изменения размера, может оказаться невозможным адекватное увеличение проницаемости вокруг экрана с помощью методов разработки, описанных выше. В этом случае производительность скважины может быть увеличена за счет гравийной набивки, то есть путем введения материала вокруг экрана, который имеет размер частиц больше, чем в водоносном горизонте. Использование гравийной набивки позволяет использовать большие отверстия грохота и, следовательно, дает больший процент площади притока.Он также окружает экран слоем материала с более высокой проницаемостью, чем сам водоносный горизонт.

Одним из способов введения гравия является сначала опускание временной обсадной колонны, диаметр которой больше диаметра последней обсадной колонны и грохота. Конечная обсадная колонна и экран опускаются внутрь временной обсадной колонны и удерживаются концентрическими направляющими, в то время как гравий вводится в кольцевое пространство между обсадными колоннами. Затем временную обсадную колонну можно вытащить из отверстия. Другой метод - просверлить отверстие несколько больше, чем обсадная колонна, до уровня грунтовых вод.Затем обсадная колонна опускается, и кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной заполняется гравием. По мере погружения обсадной трубы в водоносный горизонт часть гравия опускается вместе с обсадной колонной. Во время разработки больше гравия опускается, чтобы занять объем, оставленный песком, проходящим через фильтр в скважину. Гравий также может быть введен вокруг сита через несколько небольших отверстий, просверленных для этой цели вокруг a. маленький круг, концентрический с колодцем.

Размер и градация используемого гравия должны быть такими, чтобы очень небольшая часть материала окружающего водоносного горизонта могла попасть в пустоты между частицами гравия.Если это произойдет, проницаемость гравийной набивки может значительно снизиться. Размер проема грохота выбирается как можно большим, чтобы не допустить попадания материала гравийной набивки в скважину.

После разработки скважины обычно желательно заполнить и закрыть кольцевое пространство между внешней стороной обсадной колонны и стволом. Эта операция, известная как заливка цементным раствором, проводится для предотвращения попадания грязной поверхностной воды непосредственно в скважину и для обеспечения прочной поддержки верхнего конца обсадной колонны.Смесь портландцемента и воды, смешанная до довольно жидкой консистенции, является наиболее часто используемым материалом для затирки швов. Водно-глинистая суспензия иногда также используется на больших глубинах, где изменения влажности не вызывают усадки и набухания глины.

Если использование насосного оборудования для укладки цементного раствора нецелесообразно, его необходимо затекать на место под действием силы тяжести. Кольцевое пространство между обсадной колонной и отверстием должно быть не менее 5 см (2 дюйма). Также можно использовать длинный тонкий стержень, чтобы раствор затекал во все пустоты.Раствор должен выходить на глубину не менее 6 м (20 футов) от поверхности, чтобы обеспечить надлежащее санитарное уплотнение между обсадной колонной и просверленным отверстием.

Никаких усилий не обходится без проблем, но те, которые встречаются при бурении скважин малого диаметра, могут показаться более трудными, поскольку они обычно возникают в местах, где их нельзя увидеть. Следовательно, для диагностики и преодоления проблем необходимо развивать высокую степень «чувства», дедукции, рассуждений и изобретательности. У бурильщиков есть два основных правила в отношении проблем:

(1) Предотвращайте проблемы до того, как они возникнут , а не пытайтесь исправить их после того, как они возникнут.Это требует особой внимательности к звукам, ощущениям, физическому состоянию инструментов и обрезков и постоянных попыток предвидеть, что может пойти не так.

(2) Пытаясь решить проблему, не предпринимает быстрых или необдуманных действий , которые могли бы сделать проблему более трудной или невозможной для решения.

При бурении скважин, особенно в трудоемких системах, возникают как минимум три типа проблем:

а. Мелкие инструменты падают в отверстие. Любой инструмент, достаточно маленький, чтобы поместиться в отверстие и регулярно используемый вокруг отверстия, рано или поздно упадет в него. Чтобы предотвратить это, все такие инструменты должны быть привязаны к какому-нибудь неподвижному объекту прочным шнуром. Длинные тонкие предметы, такие как удлинители шнека, которые регулярно соединяются и отсоединяются, должны иметь предохранительное устройство, такое как кусок стержня, пропущенный через них, чтобы они не соскользнули в отверстие при случайном падении. «Рыболовные» приемы удаления предметов из ямы будут рассмотрены позже.

г. Инструменты застряли в отверстии. Хотя некоторые случаи застревания инструментов, вероятно, неизбежны, правильная конструкция и техническое обслуживание могут минимизировать количество таких случаев. Режущие кромки инструментов должны быть сделаны и обслуживаться так, чтобы они прорезали отверстие достаточно большого размера, чтобы оставался зазор вокруг остальной части оборудования. Инструменты должны быть сконструированы с достаточно плавными переходами в поперечном сечении, чтобы не было острых выступов, которые могли бы зацепиться из-за неровностей в отверстии или над которыми могли заклиниваться извлеченные частицы.Когда инструменты все же заклинивают в отверстии, обычно необходимо использовать какое-нибудь усиливающее устройство, такое как цепная таль или автомобильные домкраты, чтобы вытащить их. Поскольку сила, необходимая для высвобождения инструмента, часто может быть значительной (даже если между инструментом и обсадной колонной заклинивается лишь небольшой кусочек гравия), оборудование должно быть сконструировано таким образом, чтобы выдерживать тягу в несколько тонн. Если есть опасения, что веревка, трос или струна трубы порвутся во время сильного натяжения, обычно можно зацепиться непосредственно за застрявший инструмент с помощью правильно спроектированного крюка на конце другой более прочной веревки, троса или струны трубы.Затем вытягивание может продолжаться на последнем или на обоих приспособлениях. При их проектировании следует помнить о необходимости закрепления верхних частей инструментов. Например, желонки и ударные долота должны изготавливаться с большими, удобными для зацепления дугами.

Промышленные ударные инструменты включают набор «банок». Это тяжелая, плотно прилегающая пара звеньев, встроенная в буровую систему. Поскольку звенья могут скользить друг в друге, часть буровой штанги над ясами может быть поднята на небольшое расстояние, прежде чем буровое долото выйдет из забоя скважины.Это небольшое относительное движение и масса верхней буровой штанги и лески можно использовать для поднятия застрявшего бурового долота вверх, чтобы освободить его. Удар ясов вызывает большую силу, чем обычно можно получить при постоянном натяжении. Если сверло застряло над дном отверстия, ясы также можно использовать для движения вниз. Предшественником ясов были два-три звена тяжелой цепи, соединяющие верхнюю и нижнюю часть буровой колонны. Они, однако, сильно страдают как при движении вверх, так и при движении вниз и являются относительно недолговечными.

г. Инструменты, которые отслаиваются в отверстии. Возникновение этой проблемы можно свести к минимуму, постоянно проверяя состояние инструментов и креплений. Однако, когда необходимо удалить из скважины оторвавшийся или упавший инструмент, этот процесс называется «ловлей рыбы». Часто для выполнения этой задачи необходимо изготавливать специальные инструменты. Это может потребовать как значительной изобретательности, так и большого количества проб и ошибок. Оттискной блок может быть ценным при разработке рыболовных инструментов.Это неглубокий цилиндрический контейнер диаметром, который точно подходит к отверстию, с открытым дном и верхом, который можно прикрепить к колонне труб или желонке. Емкость заполнена веществом, таким как мыло, воск или жир, достаточно твердым, чтобы держать форму, но достаточно мягким, чтобы оставить отпечаток. Его осторожно опускают на объект, на который нужно ловить рыбу, так что отпечаток, оставленный на блоке, дает информацию о форме, местоположении и ориентации объекта, что полезно при выборе инструментов и стратегии, которые будут использоваться при ловле рыбы.Оттискной блок можно сделать из толстого деревянного диска с полосой листового металла, прибитой гвоздями по внешнему краю. Деревянный брусок можно забить гвоздями для закрепления слепочного материала.

Некоторые часто используемые рыболовные инструменты показаны на Рисунке 42. Другие инструменты должны быть разработаны для решения данной проблемы.

Рис. 42 Рыболовные инструменты. (a) для извлечения отрезков трубы

Рис. 42 Рыболовные инструменты. (b) цилиндр из листового металла с зубьями, которые сгибаются вместе, чтобы закрыть дно для захвата мелких предметов

Рис.42 Рыболовные инструменты. (c) копье для извлечения оборванной веревки или кабеля с защелкой для захвата долот или желобов

Рис. 42 Рыболовные инструменты. (г) крюк с направляющей для крепления дополнительной лески к прихваченному инструменту


(PDF) Роторно-ударный метод бурения

323

5. ВЫВОДЫ

От сверл в США или Канаде, до Бразилии и Китая метод роторно-ударного бурения

od показал лучший ROB, чем традиционный метод.Это более очевидно, когда бурение

проводится в твердых абразивных породах, таких как граниты, песчаники, доломиты и известняки.

В большинстве случаев скорость проходки была даже в три раза больше (Китай, Тарим), а в целом скорость бурения

увеличивалась вдвое. Не следует забывать о недостатках описанного способа

, сложности при бурении в рыхлых породах, необходимости специальной буровой установки, способной передавать

вибрации, и соответствующего раствора (воздуха, пены или чистой воды).Применение метода роторно-ударного бурения

для снижения стоимости бурения целесообразно только при соответствующих геологических условиях на участке бурения

.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

[1] Форд Р., Стоун А., Спедейл А., Слотер Р., Свади С., Дьюи К.: Эффективное освоение -

Скопление запасов сланцевого газа в Файетвилле: приложение для решения задач ударного бурения

Проблемы / Снижает затраты на бурение. SPE, 2011.

[2] Фингер Дж.Т .: Исследование ударных буров для геотермального применения.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *