Роторное бурение

Роторное, или беспрерывное вращательное бурение артезианских скважин на воду заключается в разрушении пород в забое скважины путем резания или крошения соответствующими долотами и последующем их выносе водой, глинистым раствором или сжатым воздухом (при этом одновременно охлаждается буровой инструмент).

Условия для выполнения роторного бурения:
1. Геолого-гидрогеологический разрез выбранного участка должен быть тщательно изучен.
2. Водоносные горизонты должны быть заранее разведаны и опробованы, качество и количество их воды должны быть точно охарактеризованы.
3. Горизонты воды должны иметь сильный напор.
4. Есть возможность для того, чтобы провести каротаж скважины.
5. Бесперебойная поставка к месту бурения глины и воды.

На сегодняшний день в условиях нашей страны, в том числе если мы говорим о бурении в Московской области, то наиболее часто используется несколько видов роторного бурения:

• комбинированный (с прямой промывкой водой и глинистым раствором);
• с обратной промывкой водой;
• шнековый;
• с продувкой (для этого используется сжатый воздух).

Виды роторного бурения и инструменты

Рассмотрим подробнее виды роторного бурения:
1. С прямой промывкой глинистым раствором.
   Может применяться для бурения различных видов пород и заканчивания скважины, при которой кольматация пласта исключена, и при применении испытателей пластов на этапе поисково-развелочных работ.
   Может осуществляться с помощью следующих буровых установок: УРБ-2, УРБ-2,5А, СБДУМ-150-ЗИВ; УБВ-600, УРБ-3АМ, 1БА-15В; УРБ-3А2, УРБ-3А3, БУ80БРД. Преимущества данного вида бурения: высокая скорость бурения; возможность бурения различных пород на различной глубине; небольшая металлоемкость конструкции. Его недостатки: снижение дебита скважины вследствие проблем с качественным опробованием водоносных пластов (при использовании глинистого раствора), а также необходимость в проведении сложных и долгих последующих работ по разглинизации скважины; техническая необходимость в снабжении установок водой и глиной; проблемы с бурением в породах, которые содержат валунно-галечные включения (они поглощают промывочную жидкость); проблема с организацией бурильных работ при отрицательной температуре.
2. С обратной промывкой.
   Для обратной промывки используется вода, поступающая на забой между стенками бурильных труб и самой скважины. Шлам (порода с водой) поднимается по трубам бурильной колонны, а затем попадает в отстойник. Здесь вода очищается о самотеком и вновь поступает в затрубное пространство скважины. Преимущества роторного бурения с обратной промывкой: высокие механические скорости бурения (этот вид бурения оказывается быстрее бурения с прямой промывкой в 1,5 или даже 2 раза); высокое качество вскрытия пласта, а значит, и высокие дебиты; возможность бурения скважин с диаметром до 1500 мм. Его недостатки: возможно только в рыхлых, мягких породах (они должны обладать I-IV категорией по буримости), а также лишь в случае, когда уровень подземных вод - на глубине 3 и более метров. Роторное бурение с обратной промывкой водой может осуществляться установками FA10, FA12, FA20, 1БА115К, PA15. Рекомендуется при необходимости сооружения высокодебитных скважин и создания мощного контура гравийной обсыпки.

Инструмент для вращательного бурения (колонкового и роторного) подразделяется на 3 группы:
1. Долота и коронки для колонкового бурения.
2. Долота для роторного бурения.
3. Долота-расширители.

В свою очередь долота, предназначенные для роторного бурения, бывают лопастными, шарошечными, фрезерными и алмазными.

Лопастные долота делятся на: двух- и трехлопастные, ступенчатые и истирающе-режущие, пикообразные, шнековые забурники.

Шарошечные долота бывают нескольких типов, в зависимости от типа породы, для которой он предназначен:
• М - легких, вязких пород: песок, мел, соль, мягкие глины;
• МС - мягких пород с пропластками среднетвердых пород;
• С - пород средней твердости: песчаников, известняков, плотных глин, глинистых сланцев;
• СТ - пород средней твердости, содержащих пропластки твердых и абразивных песчаников;
• Т - крепких, твердых пород: плотных известняков, абразивных песчаников, доломитов;
• К - крепких и очень крепких пород, обладающих абразивными свойствами: кристаллических сланцев, кремнистых известняков и песчаников.

К индексу шарошечных долот добавляется еще и буква завода-изготовителя: например, Б - Бакинский машиностроительный завод; К - Куйбышевский долотный; У - Дрогобычский машиностроительный завод.

Если бурение скважины производится в крепких и ли очень крепких абразивных породах, используются шарошечные долота с твердосплавными зубками с породоразрушающей или сферической поверхностью, например, В-970К, 3В-132К, 2К-14ТК, 2В-93К.

Инструмент, используемый для подъема и спуска обсадных и бурильных труб:
1. Элеватор - захват, удержание обсадных и бурильных труб.
2. Штропы - соединение элеватора с талевым блоком.
3. Ключи различных типов: ручные типа РИК, двухшарнирные типа БУ-73-89, машинные типа ОМН и УМК-1, геологоразведочные.
4. Переходники - типа П, муфтовые, ниппельные.
5. Насосы типа «Гном», предназначенные для откачки шлама.

Конструкция скважины при роторном бурении

Обычно скважина при роторном бурении имеет следующую конструкцию: промежуточная, эксплуатационная, фильтровая колонны, шахтное направление, кондуктор.

Шахтное направление- это труба длиной 2-6 метров, забутованная или зацементированная в заранее вырытом шурфе. Необходимо для закрепления устья скважины от размывов глинистым раствором.

Кондуктор перекрывает горизонт, который не используется, обеспечивате вертикальность скважины. Его длина не должна превышать 50 м. Затрубное пространство цементируется от башмака до устья скважины.

Промежуточную колонну устанавливают лишь в тех случаях, когда нужно перекрыть незакрепленных водоносных горизонтов, которые склонны к поглощению промывочной жидкости и обвалам. Основными при бурении скважин на воду являются эксплуатационные колонны.

Чтобы представить стоимость бурения скважины на воду (см. таблицу цен на бурение на воду в Московской области тут), необходимо составить спецификацию материалов.

Сюда войдут:
• Обсадные трубы (должны быть указаны и их характеристики - общая масса, размер, длина);
• Башмаки к этим трубам;
• Цемент с указанием количества в килограммах и указанием марки;
• Глина, ее количество в кубометрах;
• Гравий, его размер;
• Реагенты;
• Фильтровальная сетка (с номером и числом);
• Каркас для фильтров;
• Проволока фильтровальная.

Если говорить об оборудовании, то в документации должны быть указаны тип буровой установки и насоса, вместимость и тип глиномешалки; производительность и тип компрессора; размер эрлифтных и бурильных труб; оборудование, предназначенное для очистки глинистого раствора.